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(shè)計在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，針對變形溫度、定形溫度、加工速度這三個主要工藝參數(shù)，利用正交試驗設(shè)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(jié)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(shù)組合。

正交試驗； 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，通常需要進行試驗來決定。正交試驗設(shè)計是一種常見的統(tǒng)計技術(shù)，能大大提高多因子試驗的效率和質(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(shù)[2]，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量，對這一統(tǒng)計技術(shù)在DTY工藝參數(shù)選擇中的應(yīng)用具有指導意義。

1 試驗介紹

1.1 試驗?zāi)康?/p>

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(chǎn)成本較高，高收縮FDY的生產(chǎn)批量又較大，如果通過假捻工藝的調(diào)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(jīng)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(chǎn)。

1.3 試驗設(shè)備

加彈機：日本TMT公司產(chǎn)ATF-15型號。

卷縮儀：德國TEXTECHNO公司產(chǎn)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(jié)構(gòu)重新恢復(fù)所產(chǎn)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(shè)計

2.1 確定試驗因子

通過對工藝參數(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，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(jù)各因子的可能的取值范圍，經(jīng)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(shè)計如表1所示。

表1 因子水平表

3 試驗實施

3.1 試驗數(shù)據(jù)

根據(jù)試驗計劃對9組不同參數(shù)進行試驗取樣，并進行卷曲收縮率的測定，將結(jié)果記入試驗結(jié)果欄內(nèi)，如表2。

表2 試驗計劃與試驗結(jié)果

3.2 數(shù)據(jù)分析

為了找出哪些參數(shù)對卷曲收縮率是有明顯影響，各個參數(shù)如何設(shè)置能使卷曲收縮率最大，需要對試驗數(shù)據(jù)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(jié)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(jié)果的和:

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

表3 直觀分析計算表

4 試驗結(jié)果

4.1 各參數(shù)對卷曲收縮率的影響程度

從表3的試驗結(jié)果可以看出，各個參數(shù)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(shù)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(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(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(guān)系圖 （見圖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，但在變形溫度達到225℃時，當變形溫度繼續(xù)上升，卷曲收縮率開始下降。這是因為此時的變形溫度已經(jīng)接近滌綸的軟化溫度，滌綸非晶區(qū)的分子鏈運動加劇，分子間相互作用力開始下降，纖維的性能已經(jīng)發(fā)生顯著變化。

5 結(jié)論

采用正交試驗可以有效減少DTY工藝參數(shù)選擇時的試驗次數(shù)，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(shù)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(shù)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(yīng)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(yīng)盡量選擇較低的水平。

另外本文只考慮了各因子對最終結(jié)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(shù)之間是會有相互影響的，這時應(yīng)該采用有交互作用的正交試驗設(shè)計來進行。

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

[2] 全國質(zhì)量專業(yè)技術(shù)人員職業(yè)資格考試辦公室．質(zhì)量專業(yè)理論與實務(wù)[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(chǎn)技術(shù)及應(yīng)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(jīng)濟師，從事化纖企業(yè)生產(chǎn)管理工作。