基于完全析因设计的KDF4 AF4成型机组滤棒得率提高分析.docx

基于完全析因设计的KDF4/AF4成型机组滤棒得率提高分析王坤明1;刘杰1;窦峰2;韩勇1;厉昌坤1;朱占营1;闫鲁1;郑金和11山东中烟工业公司，济南市高新区新区科航路2006号，邮编2501042南通醋酸纤维有限公司技术中心，南通市钟秀东路27号，邮编 226008摘　要：成型机是将烟用丝束卷制成滤棒的设备。KDF4/AF4是德国虹霓公司生产的新一代高速滤棒成型机组，最高加工速度可达600米/分钟。选择螺纹辊速比（V2/V1）、预张力辊压力（P0）、丝带宽度为试验因素，按照完全析因试验设计要求完成全部试验。分析试验结果显示利用南纤3.0Y35000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比（V2/V1）:1.48;预张力辊压力P0：0.5（bar）；丝带宽度：宽（20-22cm）。采用优化工艺参数后，可以使滤棒硬度均值提高2％；目标吸阻滤棒重量降低0.004克；目标吸阻滤棒得率提高约0.68％。关键词：完全析因试验；KDF4/AF4机组；滤棒得率　　成型机是将烟用丝束(以下简称丝束)卷制成滤棒的设备。KDF4/AF4是德国虹霓公司生产的新一代高速滤棒成型机组，最高加工速度可达600米/分钟。KDF4是采用“PROTOS”刀头设计的滤棒卷制分切设备，AF-4是其前道丝束开松设备。垂直放置的螺纹对辊组成AF4丝束伸展区。在伸展区内集束单丝得到分离，卷曲形成的丝束紧密网络结构得以铺展，但是这种短时、超高速网络结构铺展往往伴随着内部应力的非均衡特性。紧接着丝束通过松弛区，松弛区为消除丝束网络内不均衡应力提供平衡时间和空间。在松弛区内还设置有增塑剂喷洒装置，可以有效提高滤棒的硬度，便于滤棒分切后形成的滤嘴与烟支卷接。最终施加了增塑剂并且充分展宽的丝束通过一个集束轮收拢，在送丝喷嘴的牵引作用下，填充入滤棒卷制分切设备－KDF4中。由于丝束开松成型过程中采用了多项专利设计，如“U”形开松系统[1]以及增塑剂喷嘴施加系统[2]等，德国HUNI公司宣称KDF4/AF4机组可以在600米/分钟的超高速条件下，保障滤棒加工质量,提高滤棒得率。本文主要是对KDF4/AF4机组在吸阻质量稳定性、滤棒产品得率进行初步的研究探讨。　　1? 材料与方法　　1.1 试验设备、仪器及材料　　选用规格为3.0Y35000丝束（南通醋酸纤维有限公司生产）、26.5mm*30g*5000m的成型盘纸（四川恒丰纸业）、三醋酸甘油酯（济南华阳公司）。　　KDF4/AF4成型机组（德国HUNI公司）、QTM滤棒性能综合测试台（英国Cerulean公司）、30cm钢板直尺（南昌航天现代科教仪器厂）、秒表（上海秒表厂）。　　1.2?试验设计　　试验分为两个步骤。第一步用于分析试验因素对滤棒吸阻cv和滤棒硬度等质量因素的影响；第二步用于分析试验因素对目标吸阻滤棒重量的响应。第二步没有采用第一步中滤棒重量数据进行分析的原因，是由于考虑到增塑剂对滤棒重量的不确定影响，其次在于实际制作中的滤棒吸阻不可能恒定，无法确定一个滤棒重量比较的基准。所以必须通过第二步试验，制作不添加增塑剂的滤棒特性曲线方式的获得滤棒重量数据。　　1.2.1 试验因子对滤棒吸阻cv和滤棒硬度的响应试验　　在KDF2/AF2机型上，有研究指明需对不同规格丝束设定对应螺纹辊速比（v2/v1）[3]。生产实践表明第三空气开松器处的丝带宽度(以下简称丝带宽度)是保证滤棒硬度的重要指标，同时它还会对丝束松弛状况产生影响。近年来预张力辊压力P0对滤棒质量稳定性[4]和对得率[5]的影响也越来越受到重视。有必要将这些因素综合起来考虑，所以最终在此次KDF4试验中，选定了螺纹辊速比（V2/V1）、预张力辊压力P0、丝带宽度为试验因素。　　本部分试验采用的方法是完全析因试验设计方法，又叫2k试验设计，K表示试验因素，每个因素只有两个水平。这些试验因素可以是数值型变量也可以是分类型变量[6]。响应变量为满足质量要求前提下的滤棒重量最小化。质量要求又可以细分为滤棒吸阻cv最小化、滤棒硬度最大化。我们使用美国JMP公司的JMP软件完成这样的3因素和3响应变量的试验设计和分析，为了更细致的考察试验因素与响应变量之间的关系，人为增加了两次中心点的试验处理。根据试验分析和模拟获得优化工艺控制参数，并在实际生产验证的基础上最终完成优化目标。试验设计见表1。　　注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm　　　　　丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm　　1.2.2? 滤棒吸阻特性曲线的响应试验　　这部分试验是根据第一步试验所得到优化工艺参数的基础上做两组试验，这两组实验的吸阻设定值为目标吸阻的上偏和下偏处，每组各取30支滤棒，通过数学回归，将滤棒特性曲线计算出来，把目标吸阻带入方程得到滤棒重量后进行数据统计分析。　　注释：丝带宽度“宽”对应宽度