替代氨纶使用的涤纶DTY的研制

生产高弹面料中，生产厂大多选用弹性性能好的氨纶纤维，但也存在着氨纶纤维本身制造成本较高等问题。能否使用价格相对便宜的涤纶DTY丝来替代氨纶纤维，关键在于能否赋予涤纶DTY很高的弹性性能，即涤纶DTY的卷缩指标要接近氨纶的卷缩指标。本公司客户提供的氨纶样品卷缩为60%，为满足客户卷缩需求，扩大产品应用领域，开发了167dtex/38f高弹产品。试生产时产品卷缩指标达不到用户要求。通过运用正交实验，对高卷缩丝生产工艺进行了优化，取得了满意效果。

正交实验

原料与设备

涤纶POY丝，291dtex/38f半消光纤维，仪化三厂生产，批号为6025。其物理指标为:规格291/38SD;线密度(dtex/f)291.3/38;断裂强度2.15cN/dtex;断裂伸长135.2%;热应力63.0cN;条干不匀率0.98%;OPU含油率0.40%。

因对卷缩要求很高，故采用法国V型加弹机ICBTFTF12E3+AD。设备锭位间速度温度均匀，且丝条紧贴受热和冷却部件，抖动小，出现僵丝和热量不均匀的情况较少。

喷嘴为P203;卷缩仪为德国TEXTUMATME自动卷缩仪。

考察指标及数据采集方法

要考察的指标为DTY丝卷曲收缩率(%)。数据采集办法是，在同一机器同样锭位使用同一原料，生产6个锭位的样品，数据取其平均值。

实验设计

挑因素

根据对工艺要素的分析，本实验需要考察生产速度、假捻器工作盘数、变形温度、定型温度、网络个数、D/Y比、牵伸倍数7种因素。

选级位

(1)生产速度A该批号原料在12E3机型生产的极限加工速度为980m/min，常规丝生产速度的为750m/min。由于高弹丝需要低速以获得较高和较稳定的丝条温度，兼顾丝条受热时间和生产成本，故选定生产速度各位级A1=400m/min，A2=500m/min，A3=600m/min。

(2)假捻器工作盘数B该机型的理论工作盘数为3片到8片，在实际生产中，1-3-1的盘组合升头困难，生产中易逃捻;1-8-1的盘组合，盘片太多，导致假捻器装置抖动、丝条张力CV值大、丝条抖动。因此，选择假捻器工作盘数各位级B1=1-5-1，B2=1-6-1，B3=1-7-1。

(3)变形温度C丝条在变形热箱受热后，在假捻器的摩擦作用下形成捻度，从而得到卷曲形态，变形温度越高越有利于丝条变形，但涤纶的融化温度为230~250℃，为避免丝条融化形成僵丝，通过换算，热箱温度应不高于235℃。因此实验选择变形温度各位级C1=195℃，C2=220℃，C3=235℃。

(4)定型温度D丝条在假捻器作用下变形以后，进入定型热箱，获得了应力松弛，温度越高，应力松弛越彻底，卷曲形态越弱，卷曲收缩率就越小。因此实验选定了定型温度各位级D1=OFF(关闭热箱，温度等于室温25℃)，D2=110℃(定型热箱最低控制温度)，D3=130℃。

(5)网络个数E因为用户将产品用于机织布和针织布，网络应选择微网到轻网水平，选择各位级分别为E1=0个/m，E2=30个/m，E3=50个/m

(6)D/Y比FD/Y是工作盘和加工速度的比值，D/Y比太大，解捻张力会太低，丝条在定型热箱和喷嘴等地方由于张力太低，容易飘丝、缠丝;D/Y比太小，解捻张力不稳定，丝条受盘片力不均匀。按照经验，选择D/Y比各位级分别为F1=1.65，F2=1.80，F3=2.10。

(7)牵伸倍数G牵伸倍数影响DTY线密度(纤度)，牵伸倍数越大，纤度越小，卷缩降低，且易发毛;牵伸倍数太小，丝条在变形热箱、冷却板和假捻器中的状态不稳定，且牵伸不足容易导致DTY出现僵丝。根据该品种低弹丝的生产经验，实验选择牵伸倍数G各级位分别为G1=1.70，G2=1.73，G3=1.76。

因素位级表

根据以上讨论，制定出因素位级(因素水平表)表1。

结果与分析

选用正交表L18（37）安排因素位级，进行实验，实验方案及结果见表2。

从表2可看出，实验6得到的卷缩最大为52.2%。故直观最好方案为第6号，对应条件为A2B3C3D1E1F2G2。由极差分析可得出7个因素的影响顺序依次为:C>E>D>B>G>A>F。由此得到的最佳工艺条件为:A2B3C3D1E1F1G1，该方案不在已做的18个实验中。

方差分析表明，因素C和E对卷缩有显著影响。最佳工艺确定与极差分析结果一致，仍为A2B3C3D1E1F1G1。

从表3可得出各因素对卷缩的影响效应图即趋势如图1。从图1可看出，变形温度C、网络个数E、定型温度D影响趋势最明显，其中变形温度在195~200℃变化最大，网络数在0~20个/m影响大，定型热箱在热箱关闭和100之间变化最大。根据方差分析和极差分析得出的最佳工艺条件，对平均卷缩估。

调优实验

由以上分析得到的最佳实验条件A2B3C3D1E1F1G1已不在本次正交实验方案内。且F取水平1(1.65)，实验发现F低于1.70则解捻张力CV值开始突变，表明解捻张力开始变得很不稳定。根据这个结果再次实验，其实验条件与结果见表4。

结论

用正交实验法得出，生产高卷缩涤纶DTY的主要影响工艺条件是变形温度和网络数，定型温度也有重要影响。通过优化工艺，产品的卷缩率可达54.2%，且各项生产性能均较满意。产品基本满足用户要求，能替代氨纶丝使用。

注：文章发表于2006年第六期《纺织科技进展》