喷嘴压力和布带位置对滤棒压降稳定性的影响

袁功道,谢建伟

(珠海醋酸纤维有限公司,广东 珠海519050)

细支滤嘴棒在成型过程中的特性与常规滤嘴棒及中支滤嘴棒有很大的差别。细支滤嘴棒的“高总旦低单旦”与压降稳定性似乎存在悖论,因此在细支滤棒的研究过程中,需要平衡考虑,找到成型工艺最佳点进行加工。常纪恒[1]研究了螺纹辊压力、辊速比、稳定辊压力等工艺参数对丝束开松稳定性的影响。魏步建[2]利用正交试验法,对螺纹辊压力、稳定辊压力、辊速比等成型关键工艺参数进行了试验优化,以提高滤棒成型质量的稳定性。

图1 成型机结构简图

开松机由开松区、增塑剂喷洒区、回缩区构成。开松区利用螺纹辊、稳定辊的共同作用达到解卷曲的作用,增塑剂喷洒区向开松的丝束上雾化喷洒增塑剂,达到增加滤棒硬度的目的。回缩区是丝束自然收缩的部分,经解卷曲的丝束在回弹力的作用下会自然发生一定程度的回缩。开松后的丝束经喷嘴收紧进入烟枪,在烟枪中上胶成型。针对开松过程,已有大量优化试验研究,对提高滤棒质量稳定性起到了一定的作用。但是针对丝束在进入喷嘴、烟枪收紧上胶过程的稳定性却少有研究成果报道。本文针对此项课题进行专门研究,分析了布带位置、喷嘴压力对滤棒稳定性的影响。

1 试验部分

1.1 材料与仪器

6.0 Y/17 000醋纤丝束(珠海醋酸纤维有限公司),KDF-2滤棒成型机(许昌烟草机械有限公司),26 g×18.5 mm×4 000 m规格成型纸(民丰纸业),综合测试仪(CERULEAN)。

1.2 试验方法

喷嘴压力主要影响开松后丝束进烟枪前的收紧状况,布带位置主要影响丝束在烟枪内成型情况。将喷嘴压力、布带位置作为研究对象,进行单因子试验分析。试验因素及水平设计见表1。每次试验按设计方案进行参数调整,行车运行速度为150 m/min,设备运行稳定后,确保成型滤棒压降稳定在标准范围内(每30支均值:450±5 mm H2O)、圆周稳定在标准范围内(每30支均值:17±0.05 mm),待设备稳定运行5 min后,每隔2 min取样一次,每次30支,共取4组。将试验样品置于恒温恒湿控制室(温度22±2℃,相对湿度60%±3%)平衡2 h后进行测试。每次试验样品取30支,用CERULEAN综合测试仪进行测量。

表1 试验因素及水平设计表

2 结果与分析

2.1 布带位置对滤棒压降稳定性的影响

布带位置设置三个水平,水平1:-1.5 mm；水平2:0 mm；水平3:+1.5 mm,试验结果见表2。对试验结果进行方差分析,见表3,P=0.884＞0.05,因此布带位置对滤棒稳定性影响不显著。

但是,通过图2(a)可以看出,布带位置对应Y的主效应是随着水平的升高而降低的,说明在大量试验的前提下,以均值为参考值,布带位置选择水平3结果最佳。

表2 单因子试验结果表

表3 方差分析结果表

如图3所示,对布带位置和滤棒稳定性的相关性进行一次和二次回归分析,可以看出,一次回归模型、二次回归模型的相关系数都很小,说明在95%的置信区间内,线性和非线性模型均不能正确描述布带位置和滤棒稳定性的关系,这也说明布带位置和滤棒稳定性之间不存在重要的相互关系,即布带位置不是影响滤棒稳定性的显著因素。

2.2 喷嘴压降对滤棒压降稳定性的影响

喷嘴压力设置4个水平1、2、3、4,分别对应压力0.16、0.23、0.30、0.37 MPa。试验结果及方差分析见表2、表3,可以看出,P=0＜0.05,表明喷嘴压力对滤棒压降稳定性影响显著。由图2(b)可以看出,当喷嘴压力在区间0.16～0.30 MPa之间时,滤棒压降稳定性随喷嘴压力的增大而增大；当喷嘴压力在区间0.30～0.37 MPa之间时,滤棒压降稳定性随喷嘴压力的增大而减小。

对喷嘴压力和滤棒稳定性的相关性进行一次、二次和三次回归分析,如图4所示,可以看出:一次回归模型、二次回归模型的相关系数较小,三次回归模型的相关系数较大,说明在95%的置信区间内,喷嘴压力和滤棒稳定性之间存在重要的非线性关系,三次回归模型能正确描述喷嘴压力和滤棒稳定性的关系,它们之间的回归方程为:Y=8.625+13.64X-7.764X2+1.174X3。

3 结论

(1)布带位置对滤棒稳定性影响不显著。

图2 布带位置及喷嘴压力主效应图

图3 布带位置回归模型

(2)当试验数量足够大,以均值作为参考量,布带位置选择水平3结果最佳。

(3)喷嘴压力与滤棒压降稳定性之间存在重要的非线性关系,回归方程为:Y=8.625+13.64X-7.764X2+1.174X3。

图4 喷前压力回归模型