噴嘴壓力和布帶位置對濾棒壓降穩(wěn)定性的影響

袁功道,謝建偉

(珠海醋酸纖維有限公司,廣東 珠海519050)

細(xì)支濾嘴棒在成型過程中的特性與常規(guī)濾嘴棒及中支濾嘴棒有很大的差別。細(xì)支濾嘴棒的“高總旦低單旦”與壓降穩(wěn)定性似乎存在悖論,因此在細(xì)支濾棒的研究過程中,需要平衡考慮,找到成型工藝最佳點進(jìn)行加工。常紀(jì)恒[1]研究了螺紋輥壓力、輥速比、穩(wěn)定輥壓力等工藝參數(shù)對絲束開松穩(wěn)定性的影響。魏步建[2]利用正交試驗法,對螺紋輥壓力、穩(wěn)定輥壓力、輥速比等成型關(guān)鍵工藝參數(shù)進(jìn)行了試驗優(yōu)化,以提高濾棒成型質(zhì)量的穩(wěn)定性。

圖1 成型機結(jié)構(gòu)簡圖

開松機由開松區(qū)、增塑劑噴灑區(qū)、回縮區(qū)構(gòu)成。開松區(qū)利用螺紋輥、穩(wěn)定輥的共同作用達(dá)到解卷曲的作用,增塑劑噴灑區(qū)向開松的絲束上霧化噴灑增塑劑,達(dá)到增加濾棒硬度的目的?；乜s區(qū)是絲束自然收縮的部分,經(jīng)解卷曲的絲束在回彈力的作用下會自然發(fā)生一定程度的回縮。開松后的絲束經(jīng)噴嘴收緊進(jìn)入煙槍,在煙槍中上膠成型。針對開松過程,已有大量優(yōu)化試驗研究,對提高濾棒質(zhì)量穩(wěn)定性起到了一定的作用。但是針對絲束在進(jìn)入噴嘴、煙槍收緊上膠過程的穩(wěn)定性卻少有研究成果報道。本文針對此項課題進(jìn)行專門研究,分析了布帶位置、噴嘴壓力對濾棒穩(wěn)定性的影響。

1 試驗部分

1.1 材料與儀器

6.0 Y/17 000醋纖絲束(珠海醋酸纖維有限公司),KDF-2濾棒成型機(許昌煙草機械有限公司),26 g×18.5 mm×4 000 m規(guī)格成型紙(民豐紙業(yè)),綜合測試儀(CERULEAN)。

1.2 試驗方法

噴嘴壓力主要影響開松后絲束進(jìn)煙槍前的收緊狀況,布帶位置主要影響絲束在煙槍內(nèi)成型情況。將噴嘴壓力、布帶位置作為研究對象,進(jìn)行單因子試驗分析。試驗因素及水平設(shè)計見表1。每次試驗按設(shè)計方案進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,行車運行速度為150 m/min,設(shè)備運行穩(wěn)定后,確保成型濾棒壓降穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(每30支均值:450±5 mm H2O)、圓周穩(wěn)定在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)(每30支均值:17±0.05 mm),待設(shè)備穩(wěn)定運行5 min后,每隔2 min取樣一次,每次30支,共取4組。將試驗樣品置于恒溫恒濕控制室(溫度22±2℃,相對濕度60%±3%)平衡2 h后進(jìn)行測試。每次試驗樣品取30支,用CERULEAN綜合測試儀進(jìn)行測量。

表1 試驗因素及水平設(shè)計表

2 結(jié)果與分析

2.1 布帶位置對濾棒壓降穩(wěn)定性的影響

布帶位置設(shè)置三個水平,水平1:-1.5 mm；水平2:0 mm；水平3:+1.5 mm,試驗結(jié)果見表2。對試驗結(jié)果進(jìn)行方差分析,見表3,P=0.884＞0.05,因此布帶位置對濾棒穩(wěn)定性影響不顯著。

但是,通過圖2(a)可以看出,布帶位置對應(yīng)Y的主效應(yīng)是隨著水平的升高而降低的,說明在大量試驗的前提下,以均值為參考值,布帶位置選擇水平3結(jié)果最佳。

表2 單因子試驗結(jié)果表

表3 方差分析結(jié)果表

如圖3所示,對布帶位置和濾棒穩(wěn)定性的相關(guān)性進(jìn)行一次和二次回歸分析,可以看出,一次回歸模型、二次回歸模型的相關(guān)系數(shù)都很小,說明在95%的置信區(qū)間內(nèi),線性和非線性模型均不能正確描述布帶位置和濾棒穩(wěn)定性的關(guān)系,這也說明布帶位置和濾棒穩(wěn)定性之間不存在重要的相互關(guān)系,即布帶位置不是影響濾棒穩(wěn)定性的顯著因素。

2.2 噴嘴壓降對濾棒壓降穩(wěn)定性的影響

噴嘴壓力設(shè)置4個水平1、2、3、4,分別對應(yīng)壓力0.16、0.23、0.30、0.37 MPa。試驗結(jié)果及方差分析見表2、表3,可以看出,P=0＜0.05,表明噴嘴壓力對濾棒壓降穩(wěn)定性影響顯著。由圖2(b)可以看出,當(dāng)噴嘴壓力在區(qū)間0.16～0.30 MPa之間時,濾棒壓降穩(wěn)定性隨噴嘴壓力的增大而增大；當(dāng)噴嘴壓力在區(qū)間0.30～0.37 MPa之間時,濾棒壓降穩(wěn)定性隨噴嘴壓力的增大而減小。

對噴嘴壓力和濾棒穩(wěn)定性的相關(guān)性進(jìn)行一次、二次和三次回歸分析,如圖4所示,可以看出:一次回歸模型、二次回歸模型的相關(guān)系數(shù)較小,三次回歸模型的相關(guān)系數(shù)較大,說明在95%的置信區(qū)間內(nèi),噴嘴壓力和濾棒穩(wěn)定性之間存在重要的非線性關(guān)系,三次回歸模型能正確描述噴嘴壓力和濾棒穩(wěn)定性的關(guān)系,它們之間的回歸方程為:Y=8.625+13.64X-7.764X2+1.174X3。

3 結(jié)論

(1)布帶位置對濾棒穩(wěn)定性影響不顯著。

圖2 布帶位置及噴嘴壓力主效應(yīng)圖

圖3 布帶位置回歸模型

(2)當(dāng)試驗數(shù)量足夠大,以均值作為參考量,布帶位置選擇水平3結(jié)果最佳。

(3)噴嘴壓力與濾棒壓降穩(wěn)定性之間存在重要的非線性關(guān)系,回歸方程為:Y=8.625+13.64X-7.764X2+1.174X3。

圖4 噴前壓力回歸模型