雷　新，祝成炎，沈惠英，潘平平，辛東坡

(1.浙江理工大學(xué) “紡織纖維材料與加工技術(shù)” 國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018； 2.杭州紅劍集團(tuán)紅山化纖有限公司，杭州 311234)

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滌綸網(wǎng)絡(luò)絲生產(chǎn)工藝對(duì)其網(wǎng)絡(luò)牢度及M率的影響

雷新1，祝成炎1，沈惠英2，潘平平2，辛東坡2

(1.浙江理工大學(xué) “紡織纖維材料與加工技術(shù)” 國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，杭州 310018； 2.杭州紅劍集團(tuán)紅山化纖有限公司，杭州 311234)

摘要:以POY纖維為生產(chǎn)原料，通過(guò)調(diào)整加彈工藝中的牽伸倍數(shù)、變形溫度和網(wǎng)絡(luò)氣壓3個(gè)參數(shù)值，探討了滌綸網(wǎng)絡(luò)絲生產(chǎn)工藝對(duì)其網(wǎng)絡(luò)牢度及M率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：3個(gè)工藝參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度的影響程度為網(wǎng)絡(luò)氣壓>牽伸倍數(shù)>變形溫度，對(duì)M率的影響程度為變形溫度>牽伸倍數(shù)>網(wǎng)絡(luò)氣壓。利用正交試驗(yàn)極差分析可得，當(dāng)牽伸倍數(shù)為1.72、變形溫度為205 ℃、網(wǎng)絡(luò)氣壓為0.43 MPa時(shí)生產(chǎn)滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，其產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)牢度達(dá)99.5%，同時(shí)M率可達(dá)97.5%，網(wǎng)絡(luò)牢度高、染色均勻性好，可廣泛應(yīng)用于高檔窗簾面料的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞:滌綸網(wǎng)絡(luò)絲；網(wǎng)絡(luò)牢度；M率；加彈工藝

近年來(lái)，由于生活水平的提高，人們對(duì)家居裝飾面料有了更高的要求。僅窗簾面料上看，人們?cè)谧非髮?shí)用、美觀的同時(shí)，也追求窗簾面料的多功能性[1-2]。在棉、麻、絲等天然纖維不能滿足功能需求時(shí)，滌綸纖維便有了更大的市場(chǎng)[3-5]。經(jīng)市場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有滌綸網(wǎng)絡(luò)絲在網(wǎng)絡(luò)牢度和染色均勻性上不能滿足一些高檔窗簾布的原料生產(chǎn)，加之現(xiàn)階段從工藝參數(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度和染色均勻性的研究[6-7]方面具有單一性，尚未發(fā)現(xiàn)將兩者進(jìn)行同時(shí)研究的相關(guān)報(bào)道。因此，為研發(fā)網(wǎng)絡(luò)牢度高且染色均勻性好的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，提高企業(yè)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，本文以滌綸POY纖維為原料，通過(guò)改變加彈工藝中的參數(shù)，如牽伸倍數(shù)、變形溫度和網(wǎng)絡(luò)氣壓等，探究三個(gè)加彈工藝對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度和染色均勻性的影響，以制取網(wǎng)絡(luò)牢度高、染色均勻性好且適用于高檔窗簾面料的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲。

1　試　驗(yàn)

1.1原料

選取常規(guī)的POY纖維為原料制備滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，其相關(guān)物性指標(biāo)如表1所示。

表1　滌綸POY原料的主要物性指標(biāo)

1.2儀器與設(shè)備

日本村田33H加彈機(jī)(日本村田公司)，YG023B-III全自動(dòng)單紗強(qiáng)力機(jī)(常州紡織儀器廠有限公司)，PR45D型數(shù)控噴射式試樣染色機(jī)(無(wú)錫市振榮針紡機(jī)械有限公司)，附有夾持器的立式量尺、針鉤、秒表。

1.3網(wǎng)絡(luò)牢度及M率

參考SN/T 0901—2000《進(jìn)出口網(wǎng)絡(luò)絲網(wǎng)絡(luò)度、網(wǎng)絡(luò)牢度測(cè)定方法》，測(cè)定樣品絲的網(wǎng)絡(luò)度[8]，并根據(jù)下式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)牢度。

(1)

式中：B0為施加重力前的網(wǎng)絡(luò)度，個(gè)/m；B為施加重力后的網(wǎng)絡(luò)度，個(gè)/m。

M率[9]是每批DTY成品絲中染色未降等的筒子數(shù)與該批成品絲總筒子數(shù)的比值，反映的是DTY的染色均勻性，是化纖生產(chǎn)中一個(gè)重要的質(zhì)量指標(biāo)。M率高則染色均勻性好[10]，在后續(xù)織造加工時(shí)織物不易出現(xiàn)色條。M率值計(jì)算如下式所示。

(2)

式中：N0為總筒子數(shù)；N為染色未降等筒子數(shù)。

1.4生產(chǎn)工藝流程

選取滌綸POY為原料，制備規(guī)格為167 dtex/48 f的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，其工藝流程[11]如圖1所示。

圖1　滌綸DTY網(wǎng)絡(luò)絲生產(chǎn)工藝流程Fig.1　The production process of polyester DTY interlaced yarns

1.5生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

參考文獻(xiàn)[12-13]，采用牽伸倍數(shù)、變形溫度和網(wǎng)絡(luò)氣壓3個(gè)因子，每個(gè)因子分3個(gè)水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，選用L9(34)正交表，以網(wǎng)絡(luò)牢度和M率為指標(biāo)對(duì)加彈工藝進(jìn)行優(yōu)化，因子水平表如表2所示，其他工藝如表3所示。

表2　因子水平表

表3　其他主要加彈工藝的參數(shù)值

2　結(jié)果與分析

2.1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

為探究制備網(wǎng)絡(luò)牢度和M率高的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲的最優(yōu)工藝，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以牽伸倍數(shù)、變形溫度和網(wǎng)絡(luò)氣壓為3個(gè)因子，每個(gè)因子分3水平，進(jìn)行9組工藝設(shè)計(jì)，得到9種試樣，并測(cè)得其網(wǎng)絡(luò)度，計(jì)算網(wǎng)絡(luò)牢度；將試樣分別進(jìn)行襪帶試織并染色，得到降等筒子數(shù)，計(jì)算每種試樣的M率。選用網(wǎng)絡(luò)牢度和M率為指標(biāo)，利用極差分析法，分析3個(gè)因子對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度和M率的影響關(guān)系，并探究制備的最優(yōu)工藝。正交試驗(yàn)極差分析結(jié)果如表4所示。

表4　正交試驗(yàn)極差分析

分析表4可得，從網(wǎng)絡(luò)牢度指標(biāo)判定，3個(gè)因子對(duì)其影響程度為網(wǎng)絡(luò)氣壓>牽伸倍數(shù)>變形溫度；從M率指標(biāo)判定，3個(gè)因子對(duì)其影響程度為變形溫度>牽伸倍數(shù)>網(wǎng)絡(luò)氣壓。結(jié)合使用原料的特性分析，制備滌綸網(wǎng)絡(luò)絲的最優(yōu)工藝為牽伸倍數(shù)1.72，變形溫度205 ℃，網(wǎng)絡(luò)氣壓0.43 MPa，此工藝條件生產(chǎn)的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，其產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)牢度達(dá)99.5%，同時(shí)M率可達(dá)97.5%，網(wǎng)絡(luò)牢度高、染色均勻性好。

為了進(jìn)一步考察牽伸比、變形溫度和網(wǎng)絡(luò)氣壓3個(gè)因子對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度和M率影響是否顯著，對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了方差分析，結(jié)果見(jiàn)表5。各因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度影響的主次順序?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)氣壓>牽伸比>變形溫度，網(wǎng)絡(luò)氣壓對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度有極顯著影響，牽伸比對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度有顯著影響，變形溫度無(wú)影響；各因素對(duì)M率影響的主次順序?yàn)樽冃螠囟?牽伸比>網(wǎng)絡(luò)氣壓，變形溫度對(duì)M率有極顯著影響，而牽伸比和網(wǎng)絡(luò)氣壓對(duì)M率無(wú)影響。

表5　正交試驗(yàn)方差分析

注：F>F0.01(2,2)=99時(shí)有極顯著的影響；F>F0.05(2,2)=19時(shí)有顯著影響；F>F0.1(2,2)=9時(shí)有影響。

2.2網(wǎng)絡(luò)氣壓對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度的影響

從正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果可知，網(wǎng)絡(luò)氣壓對(duì)滌綸網(wǎng)絡(luò)絲的網(wǎng)絡(luò)牢度有著極顯著的影響。為進(jìn)一步分析其與網(wǎng)絡(luò)牢度的關(guān)系，需找出最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)氣壓。在其他工藝參數(shù)不變的前提下，如牽伸倍數(shù)1.72、變形溫度205 ℃、定型溫度180 ℃，本文制備了多種不同網(wǎng)絡(luò)氣壓下規(guī)格為167 dtex/48 f的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，并測(cè)定其網(wǎng)絡(luò)牢度，做出網(wǎng)絡(luò)氣壓與網(wǎng)絡(luò)牢度的關(guān)系圖如圖2所示。

圖2　網(wǎng)絡(luò)氣壓與網(wǎng)絡(luò)牢度之間的關(guān)系Fig.2　The relationship between the interlacing pressure and interlacing intensity

如圖2所示，網(wǎng)絡(luò)牢度與網(wǎng)絡(luò)氣壓成二次曲線關(guān)系。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二項(xiàng)式擬合得出方程為y=-202.3679+1433.5595x-1705.3571x2，R=0.9932。在其他工藝一定時(shí)，隨著網(wǎng)絡(luò)氣壓的增大，網(wǎng)絡(luò)牢度先增后減。分析認(rèn)為，隨著網(wǎng)絡(luò)氣壓的增大，噴嘴內(nèi)氣流速度變快、流量增加，對(duì)纖維的交錯(cuò)作用增強(qiáng)，纖維內(nèi)單纖之間更容易相互纏繞，因此網(wǎng)絡(luò)度和網(wǎng)絡(luò)牢度增強(qiáng)，且網(wǎng)絡(luò)均勻性也得到提高；但隨著網(wǎng)絡(luò)氣壓增大到某個(gè)定值后，由于氣流作用力過(guò)大，使得纖維直接貼在絲道壁上，單纖之間的交錯(cuò)形成困難，引起網(wǎng)絡(luò)度和網(wǎng)絡(luò)牢度明顯下降。故結(jié)合本產(chǎn)品的原料特性分析，產(chǎn)品的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)氣壓為0.43 MPa。

2.3變形溫度對(duì)M率的影響

圖3　變形溫度與M率之間的關(guān)系Fig.3　The relationship between the deformation temperature and M rate

從正交試驗(yàn)方差分析結(jié)果可知，變形溫度對(duì)滌綸網(wǎng)絡(luò)絲的M率有極顯著的影響。為進(jìn)一步分析變形溫度與M率的關(guān)系，選擇最合適的變形溫度。在其他工藝參數(shù)不變時(shí)，如牽伸倍數(shù)1.72、網(wǎng)絡(luò)氣壓0.43 MPa、定型溫度180 ℃，本文制備了多種不同變形溫度下規(guī)格為167 dtex/48 f的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，并測(cè)定其M率，做出變形溫度與M率的關(guān)系圖,如圖3所示(因生產(chǎn)工藝中的定型溫度為180 ℃，變形溫度的合適范圍為190～215 ℃)。

如圖3所示，可知隨著變形溫度的升高，M率上升，當(dāng)升到208℃時(shí)，M率趨于平穩(wěn)，指數(shù)衰減擬合方程為y=98.2864-2.5643e^(-x/5.4387)-2.5643e^(-x/5.4388)。隨著變形溫度的上升，滌綸內(nèi)部大分子在拉伸過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)加劇，這樣就促使整個(gè)拉伸和變形的過(guò)程變得更加順利，拉伸變形的效果越穩(wěn)定，則內(nèi)部晶區(qū)與非晶區(qū)的分布越穩(wěn)定。非晶區(qū)的內(nèi)部大分子鏈的均勻分布，使得降等的滌綸網(wǎng)絡(luò)絲減少，M率得到提高。結(jié)合本產(chǎn)品原料特性分析，當(dāng)溫度上升至205 ℃時(shí)，雖M率有所上升，但上升程度不大。而且由于溫度過(guò)高，產(chǎn)品的毛絲增多，纖維的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)都有下降，耗電量增多，產(chǎn)品成本上升，故綜合分析生產(chǎn)的最優(yōu)變形溫度為205 ℃。

3　結(jié)　論

1)設(shè)計(jì)牽伸倍數(shù)、變形溫度和網(wǎng)絡(luò)氣壓3個(gè)因子，每個(gè)因子分3個(gè)水平，利用正交試驗(yàn)極差和方差分析可知3個(gè)因子對(duì)網(wǎng)絡(luò)牢度的影響程度為網(wǎng)絡(luò)氣壓>牽伸倍數(shù)>變形溫度，對(duì)M率的影響程度為變形溫度>牽伸倍數(shù)>網(wǎng)絡(luò)氣壓。

2)其他工藝參數(shù)一定時(shí)，改變變形溫度的大小，制備滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，測(cè)定其M率。分析可得，隨著變形溫度的增大，M率上升，但到某一定值時(shí)趨于平穩(wěn)，兩者成指數(shù)函數(shù)關(guān)系；其他工藝參數(shù)一定時(shí)，改變網(wǎng)絡(luò)氣壓的大小，制備滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，測(cè)定其網(wǎng)絡(luò)牢度。綜上，隨著網(wǎng)絡(luò)氣壓的增大，網(wǎng)絡(luò)牢度先增后減，兩者呈二次函數(shù)關(guān)系。

3)結(jié)合原料特性分析，其他工藝參數(shù)一定時(shí)，選擇牽伸倍數(shù)1.72、變形溫度205 ℃、網(wǎng)絡(luò)氣壓0.43 MPa的工藝條件生產(chǎn)滌綸網(wǎng)絡(luò)絲，其產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)牢度可達(dá)99.5%，M率達(dá)97.5%，網(wǎng)絡(luò)牢度高、染色均勻性好。進(jìn)一步分析可得，通過(guò)改變變形溫度的大小來(lái)調(diào)控纖維染色均勻性，改變網(wǎng)絡(luò)氣壓的大小來(lái)調(diào)控纖維的網(wǎng)絡(luò)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

基金項(xiàng)目:教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)科研基金(111129A4C13001)。

作者簡(jiǎn)介:雷新(1990—)男，碩士研究生，研究方向?yàn)榛瘜W(xué)纖維開(kāi)發(fā)應(yīng)用及其織物產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通信作者：祝成炎，教授，chengyanzhu@126.com。

中圖分類(lèi)號(hào):TQ342.21

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1001-7003(2016)04-0008-05引用頁(yè)碼: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