KDF2濾棒成型機(jī)設(shè)備參數(shù)研究

魏瑞廣，張小杭，廖艷培

（1.廣東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司梅州卷煙廠，廣東 梅州514021；2.龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司，福建 龍巖364000）

濾棒質(zhì)量是后續(xù)煙支接裝品質(zhì)的保證，也是打造全國優(yōu)秀卷煙工廠的基礎(chǔ)條件，因此濾棒的品質(zhì)顯得尤為重要。KDF2濾棒成型機(jī)作為國內(nèi)目前最為普及的濾棒成型機(jī)組，肩負(fù)著公司所有高檔卷煙濾棒的生產(chǎn)任務(wù)，所以研究KDF42成型機(jī)的濾棒質(zhì)量穩(wěn)定性，是打造全國優(yōu)秀卷煙工的必然要求。影響濾棒成型品質(zhì)穩(wěn)定性的因素很多[1~4]，除絲束、成型紙等材料外，成型過程中的輥速比、輥壓力、空氣噴嘴壓力、穩(wěn)定輥壓力、增塑劑施加量和設(shè)備運(yùn)行速度等工藝參數(shù)是影響濾棒質(zhì)量穩(wěn)定性的主要因素。文章用2.7Y/35000規(guī)格的醋纖絲束在KDF2成型機(jī)上對(duì)穩(wěn)定輥壓力、螺紋輥壓力、空氣噴嘴壓力和輥速比4個(gè)參數(shù)進(jìn)行了正交試驗(yàn)。

1 實(shí)驗(yàn)材料及測試方法

1.1 材料與設(shè)備

這里我們選用美國Celeanese公司生產(chǎn)的2.7Y/35000醋纖絲束，以KDF2型濾棒成型機(jī)組為實(shí)驗(yàn)機(jī)組，使用美國BORGWALDT.KC公司生產(chǎn)DT綜合測試臺(tái)。選用英國FILTRONA公司生產(chǎn)的QTM-7硬度儀等作為我們此次的實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備。

1.2 測試方法

在濾棒生產(chǎn)過程中，設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)定直接影響著濾棒的質(zhì)量穩(wěn)定性[5]。此次是以輥速比、螺紋輥壓力、空氣噴嘴壓力和穩(wěn)定輥壓力為試驗(yàn)因素，每個(gè)因素分別確定3個(gè)水平(見表1)。在不考慮因素間交互作用的情況下，我們用田口實(shí)驗(yàn)的方法，設(shè)定4因素3水平正交試驗(yàn)方案。4因素的水平參數(shù)按照正交試驗(yàn)方案設(shè)定。其它相關(guān)參數(shù)控制為：增塑劑噴加量72 mg/支，成型車速3 000支/min，濾棒圓周24.1 mm，濾棒長度為120 mm。正交試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 正交試驗(yàn)結(jié)果

在試驗(yàn)中，當(dāng)成型車速穩(wěn)定達(dá)到3 000支/min后，每個(gè)樣品取樣150支，放置60 min后，在環(huán)境溫度22℃±5℃，相對(duì)濕度60%±2%的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，用綜合測試臺(tái)測定濾棒的重量、壓降和圓周；用硬度儀測定濾棒的硬度。每個(gè)樣品測定30支。

2 結(jié)果與分析

2.1 試驗(yàn)參數(shù)對(duì)濾棒單支重量的影響

如表2所示，我們對(duì)濾棒單支總質(zhì)量進(jìn)行方差分析。由表2可知：當(dāng)分別給定顯著水平α=0.1、α=0.05、α=0.01時(shí)查表得F0.10(2，2)=9.0，F(xiàn)0.05(2，2)=19.0，F(xiàn)0.01(2，2)=99.01。

表2 濾棒單重方差分析表

計(jì)算得F(穩(wěn)定輥壓力)=258.77>F0.01(2，2)，說明穩(wěn)定輥壓力對(duì)濾棒單支重量的影響達(dá)顯著水平，隨穩(wěn)定輥壓力的增加，濾棒總質(zhì)量下降。

2.2 試驗(yàn)參數(shù)對(duì)濾棒單支總質(zhì)量變異系數(shù)的影響

如表3所示，我們對(duì)濾棒單支重量變異系數(shù)進(jìn)行方差分析。由表3知，當(dāng)分別給定顯著水平α=0.1、α=0.05、α=0.01時(shí)查表得F0.10(2，2)=9.0，F(xiàn)0.05(2，2)=19.0，F(xiàn)0.01(2，2)=99.01。

表3 濾棒單重變異系數(shù)方差分析表

計(jì)算得F(穩(wěn)定輥壓力)=6.095 1，F(xiàn)(輥速比)=3.1319，F(xiàn)(螺紋輥壓力)=2.378 7均小于F0.10(2，2)、F0.05(2，2)及F0.01(2，2)的值，說明在試驗(yàn)范圍內(nèi)對(duì)單支重量變異系數(shù)沒有顯著影響。

2.3 試驗(yàn)參數(shù)對(duì)濾棒壓降的影響

如表4所示，我們對(duì)濾棒壓降進(jìn)行方差分析。由表4知，當(dāng)分別給定顯著水平α=0.1、α=0.05、α=0.01時(shí)查表得F0.10(2，2)=9.0，F(xiàn)0.05(2，2)=19.0，F(xiàn)0.01(2，2)=99.01。

表4 濾棒壓降方差分析表

計(jì)算得F(穩(wěn)定輥壓力)=89.03大于F0.05(2，2)和F0.10(2，2)的值，表明給定當(dāng)顯著水平位α=0.05和α=0.1時(shí)穩(wěn)定輥壓力對(duì)濾捧壓降的影響有顯著性。隨穩(wěn)定輥壓力的增加，濾棒壓降降低。F(輥速比)=1.17均小于各顯著水平下的參考值，表明其對(duì)濾捧壓降的影響無顯著影響。

2.4 試驗(yàn)因素對(duì)濾棒壓降變異系數(shù)的影響

如表5所示，我們對(duì)影響濾棒壓降變異系數(shù)的因素進(jìn)行方差分析，由表5知，當(dāng)分別給定顯著水平α=0.1、α=0.05、α=0.01時(shí)查表得F0.10(2，4)=4.32，F(xiàn)0.05(2，4)=6.94，F(xiàn)0.01(2，4)=18.0。

表5 濾棒壓降變異系數(shù)方差分析表

計(jì)算得F(穩(wěn)定輥壓力)=5.17大于F0.10(2，4)，表明在給定顯著水平α=0.1時(shí)穩(wěn)定輥壓力對(duì)濾棒壓降變異系數(shù)有顯著影響。穩(wěn)定輥壓力控制在0.08 MPa附近時(shí)有利于減少濾棒壓降的波動(dòng)。F(輥速比)=1.76均小于各顯著水平下的參考值，表明其對(duì)濾棒壓降變異系數(shù)無顯著影響。

2.5 試驗(yàn)參數(shù)時(shí)濾棒硬度的影響

如表6所示，我們對(duì)影響濾棒硬度的因索進(jìn)行方差分析。由表6知，當(dāng)分別給定顯著水平α=0.1、α=0.05、α=0.01時(shí)查表得F0.10(2，2)=9.0，F(xiàn)0.05(2，2)=19.0，F(xiàn)0.01(2，2)=99.01。

表6 濾棒硬度方差分析表

計(jì)算得F(穩(wěn)定輥壓力)=23.79大于F0.05(2，2)及F0.10(2，2)，表明給定當(dāng)顯著水平位α=0.05和α=0.1時(shí)穩(wěn)定輥壓力對(duì)濾棒硬度的影響有顯著性。隨穩(wěn)定輥壓力的增大，濾棒硬度降低。F(噴嘴壓力)=4.10和F(輥速比)=6.47均是顯著水平下的參考值，表明其對(duì)濾棒硬度無顯著影響。

2.6 試驗(yàn)參數(shù)對(duì)濾棒硬度變異系數(shù)的影響

如表7所示，我們對(duì)影響濾棒硬度變異系數(shù)的因素進(jìn)行方差分析。由表7知，當(dāng)分別給定顯著水平α=0.1、α=0.05、α=0.01時(shí)查表得F0.10(2，2)=9.0，F(xiàn)0.05(2，2)=19.0，F(xiàn)0.01(2，2)=99.01。

表7 濾棒硬度變異系數(shù)方差分析表

計(jì)算得F(螺紋輥壓力)=24.15大于F0.05(2，2)及F0.10(2，2)，表明給定當(dāng)顯著水平位α=0.05和α=0.1時(shí)穩(wěn)定輥壓力對(duì)濾棒硬度變異系數(shù)的影響有顯著性。隨輥壓力的增大，濾棒硬度變異系數(shù)減少。輥壓力控制在0.19 MPa左右時(shí)硬度的變異系數(shù)較小。F(噴嘴壓力)=7.98和F(輥速比)=7.43均各顯著水平下的參考值，表明其對(duì)濾棒硬度變異系數(shù)無顯著影響。

3 應(yīng)用效果

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，將試驗(yàn)結(jié)果的最佳輥速比、螺紋輥壓力、空氣噴嘴壓力和穩(wěn)定輥壓力等工藝參數(shù)應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，其應(yīng)用效果對(duì)比如表8所示。從表8可以看出，成型工藝參數(shù)優(yōu)化后，濾棒質(zhì)量的穩(wěn)定性明顯提高，濾棒硬度按照設(shè)定值±3%的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，合格率從71.19%提高到95.68%；濾棒壓降按照設(shè)定值±200 Pa的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，合格率從91.14%提高到95.46%。實(shí)踐證明，應(yīng)用效果顯著。

表8 濾棒成型工藝參數(shù)優(yōu)化前后的濾棒噴嘴

4 結(jié)束語

從上述分析我們得出以下結(jié)論：

（1）穩(wěn)定輥壓力對(duì)濾棒單支總質(zhì)量、壓降和壓降變異系數(shù)及硬度的影響顯著，將穩(wěn)定輥壓力控制在0.08 MPa較為適宜。

（2）螺紋輥壓力對(duì)濾棒硬度變異系數(shù)的影響顯著，將螺紋輥壓力控制在0.19 MPa較為適宜。

（3）在選擇的水平范圍內(nèi)，輥速比對(duì)濾棒噴嘴的影響不顯著，但輥速比過大易導(dǎo)致絲束斷裂，影響濾棒噴嘴，應(yīng)根據(jù)絲束規(guī)格和絲柬開松情況確定輥速比，一般選在1.15~1.35范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。

（4）在選擇的水平范圍內(nèi)，噴嘴壓力對(duì)濾棒噴嘴的影響亦不顯著，噴嘴壓力的控制以能夠滿足絲束輸送和便于操作為宜。

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