正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在DTY工藝參數(shù)選擇中的應(yīng)用

王海峰，吳 娟

（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215228）

正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在DTY工藝參數(shù)選擇中的應(yīng)用

王海峰，吳 娟

（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215228）

以提高DTY卷曲收縮率為目的，針對(duì)變形溫度、定形溫度、加工速度這三個(gè)主要工藝參數(shù)，利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，通過(guò)分析各因素極差的直觀分析得出變形溫度對(duì)DTY卷曲收縮率的變化最為敏感的結(jié)論，并通過(guò)綜合比較選擇了變形溫度225℃、定形溫度145℃、加工速度850 m/min的最佳工藝參數(shù)組合。

正交試驗(yàn)； 拉伸變形絲； 工藝參數(shù)； 應(yīng)用

DTY產(chǎn)品質(zhì)量的好壞以及生產(chǎn)狀況的穩(wěn)定在很大程度上取決于設(shè)定的工藝參數(shù)[1]，而與DTY生產(chǎn)及品質(zhì)相關(guān)的工藝參數(shù)有很多，這些工藝參數(shù)如何搭配，通常需要進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)決定。正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)是一種常見(jiàn)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)，能大大提高多因子試驗(yàn)的效率和質(zhì)量，但關(guān)于這種方法在DTY工藝參數(shù)選擇中應(yīng)用的研究不多。

為了提高DTY的卷曲收縮率，本實(shí)驗(yàn)利用正交試驗(yàn)的方法，科學(xué)、簡(jiǎn)便、快速地找到了主要影響因素和最佳工藝參數(shù)[2]，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量，對(duì)這一統(tǒng)計(jì)技術(shù)在DTY工藝參數(shù)選擇中的應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)介紹

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

為了賦予織物更多的彈性和立體感，近來(lái)各類(lèi)高收縮類(lèi)纖維比較盛行，比如聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯纖維 （PTT）等。也有通過(guò)化學(xué)改性提高PET纖維收縮性能制得高收縮FDY的。但PTT的生產(chǎn)成本較高，高收縮FDY的生產(chǎn)批量又較大，如果通過(guò)假捻工藝的調(diào)整，對(duì)PETPOY進(jìn)行物理改性，提高DTY的卷曲收縮率，將能顯著提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 試驗(yàn)原料

PET-POY：56 dtex/36 f半消光[3]，江蘇盛虹科技股份有限公司紡絲一部生產(chǎn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)備

加彈機(jī)：日本TMT公司產(chǎn)ATF-15型號(hào)。

卷縮儀：德國(guó)TEXTECHNO公司產(chǎn)TEXTURMAT ME+型號(hào)。

1.4 試驗(yàn)指標(biāo)

本次試驗(yàn)主要考察DTY的卷曲收縮程度，因此選擇DTY卷曲收縮率 （%）作為本次試驗(yàn)的物理性能指標(biāo)，并要求其最大化。該指標(biāo)是指DTY被加負(fù)荷拉直后其卷曲立體結(jié)構(gòu)重新恢復(fù)所產(chǎn)生的收縮率，計(jì)算公式為：

其中Lg為加負(fù)荷后的長(zhǎng)度，Lz是負(fù)荷去掉后的長(zhǎng)度。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 確定試驗(yàn)因子

通過(guò)對(duì)工藝參數(shù)的分析可知影響DTY卷曲收縮率的工藝參數(shù)可能有3個(gè)，分別為：A變形溫度，B定形溫度，C加工速度。

2.2 確定試驗(yàn)水平

根據(jù)各因子的可能的取值范圍，經(jīng)分析研究，決定本次每個(gè)因子試驗(yàn)三個(gè)水平。因子和水平的設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 因子水平表

3 試驗(yàn)實(shí)施

3.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗(yàn)計(jì)劃對(duì)9組不同參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)取樣，并進(jìn)行卷曲收縮率的測(cè)定，將結(jié)果記入試驗(yàn)結(jié)果欄內(nèi)，如表2。

表2 試驗(yàn)計(jì)劃與試驗(yàn)結(jié)果

3.2 數(shù)據(jù)分析

為了找出哪些參數(shù)對(duì)卷曲收縮率是有明顯影響，各個(gè)參數(shù)如何設(shè)置能使卷曲收縮率最大，需要對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文案例相對(duì)簡(jiǎn)單直觀，因此可以利用正交表的特點(diǎn)，在試驗(yàn)結(jié)果表上進(jìn)行直觀的分析，如表3。

ti指該列的因子在i水平下試驗(yàn)結(jié)果的和:

其中n是試驗(yàn)水平，y是試驗(yàn)結(jié)果。Ti是其均值:Ti=ti/n，R是Ti的極差:R=max(Ti)-min(Ti)。

表3 直觀分析計(jì)算表

4 試驗(yàn)結(jié)果

4.1 各參數(shù)對(duì)卷曲收縮率的影響程度

從表3的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，各個(gè)參數(shù)的不同水平對(duì)卷曲收縮率的影響程度也不同。為了更直觀的看出各個(gè)參數(shù)的影響程度，以因子水平為橫坐標(biāo)，以卷曲收縮率為縱坐標(biāo)，繪制一根折線圖 （見(jiàn)圖1）。從折線圖的趨勢(shì)也可以看出，變形溫度與卷曲收縮率是正相關(guān)的關(guān)系，變形溫度越高，卷曲收縮率越高。而定形溫度、加工速度與卷曲收縮率則是負(fù)相關(guān)的關(guān)系，定形溫度、加工速度越低，卷曲收縮率越高。

從圖上各因子的最好水平可以看出，要使DTY卷曲收縮率最大化，應(yīng)該選擇A3B1C1的參數(shù)組合，即變形溫度190℃、定形溫度145℃、加工速度850 m/min。這時(shí)DTY的卷曲收縮率應(yīng)該大于16.9%。

從圖上的極差值還可以明顯看出RA＞RB＞RC，因此變形溫度對(duì)卷曲收縮率的變化最為敏感，并且卷曲收縮率的最大值出現(xiàn)在變形溫度的最好水平上，因此在三個(gè)因子中，變形溫度是主要的影響因子。而190℃是不是最優(yōu)值呢，我們?cè)賹?duì)變形溫度進(jìn)行單因子試驗(yàn)。

圖1 因子各水平對(duì)卷曲收縮率的影響

4.2 單因子試驗(yàn)

以正交試驗(yàn)得出的次要因子最優(yōu)值：定形溫度145℃、加工速度850 m/min為基礎(chǔ)參數(shù)不變，繼續(xù)增加變形溫度進(jìn)行試驗(yàn)。選取190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃共9組樣品進(jìn)行卷曲收縮率的測(cè)定，并以變形溫度為橫坐標(biāo)、卷曲收縮率為縱坐標(biāo)繪制關(guān)系圖 （見(jiàn)圖2）。

圖2 變形溫度與卷曲收縮率的關(guān)系

從圖2可以看出，在其他條件不變的情況下，隨著變形溫度的上升，卷曲收縮率繼續(xù)增加，但在變形溫度達(dá)到225℃時(shí)，當(dāng)變形溫度繼續(xù)上升，卷曲收縮率開(kāi)始下降。這是因?yàn)榇藭r(shí)的變形溫度已經(jīng)接近滌綸的軟化溫度，滌綸非晶區(qū)的分子鏈運(yùn)動(dòng)加劇，分子間相互作用力開(kāi)始下降，纖維的性能已經(jīng)發(fā)生顯著變化。

5 結(jié)論

采用正交試驗(yàn)可以有效減少DTY工藝參數(shù)選擇時(shí)的試驗(yàn)次數(shù)，能夠直觀地分析紗線某項(xiàng)物性指標(biāo)的影響因素，以及各工藝參數(shù)對(duì)紗線物性指標(biāo)的影響程度。

通過(guò)正交試驗(yàn)得到DTY卷曲收縮率的影響因素以及影響程度為：變形溫度＞定型溫度＞加工速度。通過(guò)對(duì)主要因子的單因子試驗(yàn)得出，變形溫度在225℃以下時(shí)，溫度越高，DTY卷曲收縮率越高。變形溫度超過(guò)225℃時(shí)，由于接近滌綸軟化溫度，變形溫度上升卷曲收縮率下降。選擇變形溫度225℃、定形溫度145℃、加工速度850 m/min的工藝參數(shù)組合，這時(shí)的DTY卷曲收縮率可以達(dá)到20.5%。如果追求DTY卷曲收縮率的最大化，應(yīng)在未達(dá)到滌綸軟化溫度的前提下，盡可能的提高變形溫度，而定形溫度和加工速度應(yīng)盡量選擇較低的水平。

另外本文只考慮了各因子對(duì)最終結(jié)果的影響程度，但沒(méi)有考慮因子之間的相互影響，而實(shí)際工作中各工藝參數(shù)之間是會(huì)有相互影響的，這時(shí)應(yīng)該采用有交互作用的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行。

[1] 李允成、徐心華．滌綸長(zhǎng)絲生產(chǎn) [M].北京：中國(guó)紡織出版社，1995：254-271.

[2] 全國(guó)質(zhì)量專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室．質(zhì)量專(zhuān)業(yè)理論與實(shí)務(wù)[M].北京：中國(guó)人事出版社，2014：92-93.

[3] 張大省、王銳．超細(xì)纖維生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：中國(guó)紡織出版社，2007：162-175.

APPLICATIONG OF ORTHOAONAL EXPERIMENT DESIGN IN DTY PROCESS PARAMETERS

WANG Hai-feng，WU Juan
（Jiangsu Shenghong Science and Technology Co.，Ltd.，Suzhou 215228，China）

In order to improve the DTY crimp contraction，we are studying on the three main process parameters as the deformation temperature，the setting temperature and the processing speed，using the orthogonal test to analysis of range of influencing factors，as a result of that the deformation temperature has the most sensitive conclusion change on DTY crimp shrinkage，and after comprehensive comparison，we finally set the optimum process parameters as deformation temperature 225℃，setting temperature 145℃and processing speed of 850m/min.

orthogonal test；draw textured yarn；process parameters;application

TQ342.21

A

10.3969／j.issn.1672-500x.2014.03.003

1672-500X(2014)03-0008-04

2014-07-16

王海峰 （1979-），男，江蘇如東人，本科，經(jīng)濟(jì)師，從事化纖企業(yè)生產(chǎn)管理工作。