正交試驗設計在DTY工藝參數選擇中的應用

王海峰，吳 娟

（江蘇盛虹科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215228）

正交試驗設計在DTY工藝參數選擇中的應用

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，針對變形溫度、定形溫度、加工速度這三個主要工藝參數，利用正交試驗設計的方法，通過分析各因素極差的直觀分析得出變形溫度對DTY卷曲收縮率的變化最為敏感的結論，并通過綜合比較選擇了變形溫度225℃、定形溫度145℃、加工速度850 m/min的最佳工藝參數組合。

正交試驗； 拉伸變形絲； 工藝參數； 應用

DTY產品質量的好壞以及生產狀況的穩定在很大程度上取決于設定的工藝參數[1]，而與DTY生產及品質相關的工藝參數有很多，這些工藝參數如何搭配，通常需要進行試驗來決定。正交試驗設計是一種常見的統計技術，能大大提高多因子試驗的效率和質量，但關于這種方法在DTY工藝參數選擇中應用的研究不多。

為了提高DTY的卷曲收縮率，本實驗利用正交試驗的方法，科學、簡便、快速地找到了主要影響因素和最佳工藝參數[2]，大大提高了工作效率和工作質量，對這一統計技術在DTY工藝參數選擇中的應用具有指導意義。

1 試驗介紹

1.1 試驗目的

為了賦予織物更多的彈性和立體感，近來各類高收縮類纖維比較盛行，比如聚對苯二甲酸丙二醇酯纖維 （PTT）等。也有通過化學改性提高PET纖維收縮性能制得高收縮FDY的。但PTT的生產成本較高，高收縮FDY的生產批量又較大，如果通過假捻工藝的調整，對PETPOY進行物理改性，提高DTY的卷曲收縮率，將能顯著提高經濟效益。

1.2 試驗原料

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。

1.3 試驗設備

加彈機：日本TMT公司產ATF-15型號。

卷縮儀：德國TEXTECHNO公司產TEXTURMAT ME+型號。

1.4 試驗指標

本次試驗主要考察DTY的卷曲收縮程度，因此選擇DTY卷曲收縮率 （%）作為本次試驗的物理性能指標，并要求其最大化。該指標是指DTY被加負荷拉直后其卷曲立體結構重新恢復所產生的收縮率，計算公式為：

其中Lg為加負荷后的長度，Lz是負荷去掉后的長度。

2 試驗設計

2.1 確定試驗因子

通過對工藝參數的分析可知影響DTY卷曲收縮率的工藝參數可能有3個，分別為：A變形溫度，B定形溫度，C加工速度。

2.2 確定試驗水平

根據各因子的可能的取值范圍，經分析研究，決定本次每個因子試驗三個水平。因子和水平的設計如表1所示。

表1 因子水平表

3 試驗實施

3.1 試驗數據

根據試驗計劃對9組不同參數進行試驗取樣，并進行卷曲收縮率的測定，將結果記入試驗結果欄內，如表2。

表2 試驗計劃與試驗結果

3.2 數據分析

為了找出哪些參數對卷曲收縮率是有明顯影響，各個參數如何設置能使卷曲收縮率最大，需要對試驗數據進行分析。本文案例相對簡單直觀，因此可以利用正交表的特點，在試驗結果表上進行直觀的分析，如表3。

ti指該列的因子在i水平下試驗結果的和:

其中n是試驗水平，y是試驗結果。Ti是其均值:Ti=ti/n，R是Ti的極差:R=max(Ti)-min(Ti)。

表3 直觀分析計算表

4 試驗結果

4.1 各參數對卷曲收縮率的影響程度

從表3的試驗結果可以看出，各個參數的不同水平對卷曲收縮率的影響程度也不同。為了更直觀的看出各個參數的影響程度，以因子水平為橫坐標，以卷曲收縮率為縱坐標，繪制一根折線圖 （見圖1）。從折線圖的趨勢也可以看出，變形溫度與卷曲收縮率是正相關的關系，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相關的關系，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，應該選擇A3B1C1的參數組合，即變形溫度190℃、定形溫度145℃、加工速度850 m/min。這時DTY的卷曲收縮率應該大于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在變形溫度的最好水平上，因此在三個因子中，變形溫度是主要的影響因子。而190℃是不是最優值呢，我們再對變形溫度進行單因子試驗。

圖1 因子各水平對卷曲收縮率的影響

4.2 單因子試驗

以正交試驗得出的次要因子最優值：定形溫度145℃、加工速度850 m/min為基礎參數不變，繼續增加變形溫度進行試驗。選取190℃、195℃、200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、225℃、230℃共9組樣品進行卷曲收縮率的測定，并以變形溫度為橫坐標、卷曲收縮率為縱坐標繪制關系圖 （見圖2）。

圖2 變形溫度與卷曲收縮率的關系

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，卷曲收縮率繼續增加，但在變形溫度達到225℃時，當變形溫度繼續上升，卷曲收縮率開始下降。這是因為此時的變形溫度已經接近滌綸的軟化溫度，滌綸非晶區的分子鏈運動加劇，分子間相互作用力開始下降，纖維的性能已經發生顯著變化。

5 結論

采用正交試驗可以有效減少DTY工藝參數選擇時的試驗次數，能夠直觀地分析紗線某項物性指標的影響因素，以及各工藝參數對紗線物性指標的影響程度。

通過正交試驗得到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。通過對主要因子的單因子試驗得出，變形溫度在225℃以下時，溫度越高，DTY卷曲收縮率越高。變形溫度超過225℃時，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的工藝參數組合，這時的DTY卷曲收縮率可以達到20.5%。如果追求DTY卷曲收縮率的最大化，應在未達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盡量選擇較低的水平。

另外本文只考慮了各因子對最終結果的影響程度，但沒有考慮因子之間的相互影響，而實際工作中各工藝參數之間是會有相互影響的，這時應該采用有交互作用的正交試驗設計來進行。

[1] 李允成、徐心華．滌綸長絲生產 [M].北京：中國紡織出版社，1995：254-271.

[2] 全國質量專業技術人員職業資格考試辦公室．質量專業理論與實務[M].北京：中國人事出版社，2014：92-93.

[3] 張大省、王銳．超細纖維生產技術及應用 [M].北京：中國紡織出版社，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，經濟師，從事化纖企業生產管理工作。