利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺[发明专利]

*CN102125303A*

(10)申请公布号 CN 102125303 A(43)申请公布日 2011.07.20

(12)发明专利申请

(21)申请号 201110044364.6(22)申请日 2011.02.22

(71)申请人山东中烟工业有限责任公司

地址250100 山东省济南市历城区东外环路

431号(72)发明人刘杰 朱战营 窦峰 王坤明

韩勇 曹建华 厉昌坤 闫鲁郑金和 赵曰利(74)专利代理机构济南圣达知识产权代理有限

公司 37221

代理人杨琪(51)Int.Cl.

A24D 3/02(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 40 页 附图 17 页

(54)发明名称

利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺(57)摘要

本发明公开了一种利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，步骤如下：将原料丝束投入AF4丝束开松装置，喷洒增塑剂后，由输送辊送丝至KDF4成型机组，生产滤棒，滤棒成型后，经检测、装盘、储存后输送至卷烟机。本发明对工艺参数进行了优化，针对不同规格的丝束(3.5Y34000、3.0Y35000、3.9Y31000、3.0Y32000、2.4Y34000等5种规格丝束)，通过实验，筛选出了最优的工艺参数，在原有基础上提高了KDF4成型机组吸阻等指标的稳定性，并在原有基础上提高了KDF4成型机组滤棒的出棒率，达到降低加工消耗的目的。

CN 102125303 ACN 102125303 ACN 102125308 A

权 利 要 求 书

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1.利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，其特征在于，步骤如下：将原料丝束投入AF4丝束开松装置，喷洒增塑剂后，由输送辊送丝至KDF4成型机组，生产滤棒，滤棒成型后，经检测、装盘、储存后输送至卷烟机。

2.根据权利要求1所述的利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，其特征在于：所述原料丝束为3.0/35000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.48；预张力辊压力P0：0.5bar；丝带宽度：宽20-22cm。

3.根据权利要求1所述的利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，其特征在于：所述原料丝束为3.5Y34000规格的束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.56bar；丝带宽度：宽20-22cm。

4.根据权利要求1所述的利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，其特征在于：所述原料丝束为3.9Y31000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.28；预张力辊压力P0：0.68bar；丝带宽度：宽20-22cm。

5.根据权利要求1所述的利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，其特征在于：所述原料丝束为3.0Y32000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.48bar；丝带宽度：宽20-22cm。

6.根据权利要求1所述的利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，其特征在于：所述原料丝束为2.4Y32000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.42；预张力辊压力P0：0.48bar；丝带宽度：宽20-22cm。

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说 明 书

利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺

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技术领域

[0001]

本发明涉及一种利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺。

背景技术

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”形开松系统以及增塑剂喷嘴施加系统等，虹霓宣称KDF4/AF4机组可以在超高速条件下，保障滤棒加工质量。由于其存在以上特点，所以丝束在KDF4成型的特性曲线不同于其他现有的成型设备。随着国内滤棒成型装备的不断升级，国内引进了多台KDF4/AF4机组，筛选优化出适用于不同规格丝束的工艺参数成为急需解决的问题。

[0002]

发明内容

针对上述现有技术，申请人利用开展《KDF4成型机组成型技术的系统性研究》机

会，对KDF4成型机组成型技术的进行系统性研究，为今后卷烟设计提供可靠详实的理论数据，为推动KDF4成型技术在我国烟草行业的技术引进、消化吸收和推广应用有积极重要的借鉴及指导作用。

[0004] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0005] 一种利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺，步骤如下：将原料丝束投入AF4丝束开松装置，喷洒增塑剂后，由输送辊送丝至KDF4成型机组，生产滤棒，滤棒成型后，经检测、装盘、储存后输送至卷烟机。流程如下所示：

[0006] 投料→AF4丝束开松装置→增塑剂喷洒→输送辊送丝→KDF4滤棒成型→滤棒在线检测→滤棒装盘→滤棒储存→输送至卷烟机。[0007] 所述原料丝束为3.0/35000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.48；预张力辊压力P0：0.5bar；丝带宽度：宽20-22cm。[0008] 所述原料丝束为3.5Y34000规格的束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.56bar；丝带宽度：宽20-22cm。[0009] 所述原料丝束为3.9Y31000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.28；预张力辊压力P0：0.68bar；丝带宽度：宽20-22cm。[0010] 所述原料丝束为3.0Y32000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数

[0003]

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说 明 书

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为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.48bar；丝带宽度：宽20-22cm。[0011] 所述原料丝束为2.4Y32000规格的丝束，利用KDF4成型机组生产滤棒的工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.42；预张力辊压力P0：0.48bar；丝带宽度：宽20-22cm。[0012] 上述工艺中，未详细描述的步骤均为现有技术，在此不再赘述。[0013] 本发明对工艺参数进行了优化，针对不同规格的丝束(3.5Y34000、3.0Y35000、3.9Y31000、3.0Y32000、2.4Y34000等5种规格丝束)，通过实验，筛选出了最优的工艺参数，在原有基础上提高了KDF4成型机组吸阻等指标的稳定性，并在原有基础上提高了KDF4成型机组滤棒的出棒率，达到降低加工消耗的目的。附图说明

[0014] 图1：样本吸阻均值折线图；[0015] 图2：样本吸阻箱图；[0016] 图3：样本数据检验与剔除后吸阻箱图；[0017] 图4：剔除样本中奇异数据后的吸阻均值与原始吸阻均值比较图；[0018] 图5：剔除样本中奇异数据后的吸阻SD与原始吸阻SD比较图；[0019] 图6：样本重量均值数据折线图；[0020] 图7：样本吸阻均值数据折线图；[0021] 图8：样本重量均值数据折线图；[0022] 图9：样本吸阻均值数据折线图；[0023] 图10：样本重量均值数据折线图；[0024] 图11：样本吸阻均值数据折线图；[0025] 图12：样本吸阻均值折线图；[0026] 图13：样本吸阻均值箱图；[0027] 图14：数据检验与剔除后箱图；[0028] 图15：剔除样本中奇异数据后的吸阻均值与原始吸阻均值比较图；[0029] 图16：剔除样本中奇异数据后的吸阻SD与原始吸阻SD比较图；[0030] 图17：样本重量均值数据折线图；[0031] 图18：样本吸阻均值数据折线图；[0032] 图19：样本重量均值数据折线图；[0033] 图20：样本吸阻均值数据折线图；[0034] 图21：样本重量均值数据折线图；[0035] 图22：样本吸阻均值数据折线图；[0036] 图23：样本重量均值数据折线图；[0037] 图24：样本吸阻均值数据折线图；[0038] 图25：吸阻cv整体模型杠杆率图；[0039] 图26：硬度均值整体模型杠杆率图；[0040] 图27：第一次处理对应的滤棒特性曲线；[0041] 图28：目标吸阻重量整体模型杠杆率图；[0042] 图29：优化工艺预测刻画器及意愿；

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CN 102125303 ACN 102125308 A[0043] [0044] [0045] [0046] [0047] [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064]

说 明 书

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图30：虹霓调试工艺预测刻画器及意愿图；

图31：吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图；图32：硬度均值整体模型杠杆率图；图33：第一次处理对应的滤棒特性曲线；图34：目标吸阻重量整体模型杠杆率图；图35：优化工艺预测刻画器及意愿图；图36：虹霓调试工艺预测刻画器及意愿图；图37：吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图；图38：硬度均值整体模型杠杆率图；图39：第一次处理对应的滤棒特性曲线；图40：目标吸阻重量整体模型杠杆率图；图41：优化工艺预测刻画器及意愿图；图42：吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图；图43：硬度均值整体模型杠杆率图；图44：第一次处理对应的滤棒特性曲线图；图45：目标吸阻重量整体模型杠杆率图；图46：优化工艺预测刻画器及意愿图；图47：吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图；图48：硬度均值整体模型杠杆率图；图49：第一次处理对应的滤棒特性曲线；图50：目标吸阻重量整体模型杠杆率图；图51：优化工艺预测刻画器及意愿。

具体实施方式

[0065] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

[0066] 本发明采用下述方法对不同规格的丝束进行了工艺参数优化：[0067] 第一步：利用单因素试验评估KDF4机组调节参数P1、V2/V1、P0、V3/V2设定对滤棒吸阻加工性能影响，根据影响能力的强弱，最终确定后续全面试验方案中必备的调节因素。[0068] 第二步：根据第一阶段单因素试验分析结果，剔除P1压力和V3/V2影响因素，选定V2/V1和P0为这一阶段试验研究重点因素，同时依据常识推断将与滤棒硬度有关的丝束开松宽度加入试验考虑因素，在KDF4成形机组对3.0Y35000、3.5Y34000、3.9Y31000、3.0Y32000、2.4Y34000等5种规格的醋酸纤维丝束进行试验。实施例1KDF4机组单因素试验

[0070] 本阶段工作的主要目的是评估KDF4机组调节参数P1、V2/V1、P0、V3/V2设定对滤棒吸阻加工性能影响，根据影响能力的强弱，最终确定后续全面试验方案中必备的调节因素。

[0071] 1材料与方法[0072] 1.1试验设备、仪器及材料

[0073] 选用规格为3.5Y34000丝束、3.0Y35000两种丝束(南通醋酸纤维有限公司生

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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)。[0074] KDF4/AF4成型机组、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)、恒温恒湿箱(德国滨德公司)。[0075] 1.2试验设计

[0076] 本次试验选用3.5Y34000和3.0Y35000两种规格丝束(南通醋酸纤维有限公司生产)作为实验材料，用3.0Y35000规格丝束对预张力辊压力(P0)、开松比(V2/V1)、松弛比(V3/V2)三个重要因素分别进行试验，每个试验因素取若干个水平。用3.5Y34000规格丝束对伸展辊压力(P1)、预张力辊压力(P0)、开松比(V2/V1)、松弛比(V3/V2)四个重要因素分别进行试验，每个试验因素取若干个水平。单因素试验设计表格见表1、表2。[0077] 1.3取样方法

[0078] 每个单因素试验取连续10分钟滤棒样品，每分钟瞬间取1组样品，每组20支滤棒，合计10组200支滤棒进行数据统计分析。[0079] 1.4测定方法

[0080] 1.4.1滤棒测试：

[0081] 滤棒检测试验室的检测的大气条件符合ISO 3402的规定，温度(22±2)℃，相对湿度(60±5)％，大气压对气体体积流量无影响。测试之前，样品将在中心试验室平衡48小时。平衡后的样品在Cerulean公司的QTM综合测试台顺序完成滤棒水分、重量、圆周、吸阻的测试，硬度在QTM7单机完成，所有测试数据通过RS232口全部传输至计算机。[0082] 1.4.2KDF4设备其他固定工艺条件：[0083] 关闭送丝喷嘴前面舌头气源；送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)。[0084] 1.4.3滤棒控制指标见表3：[0085] 1.5统计方法

[0086] 使用利用SPSS13.0统计分析软件对各试验因素数据进行单因子方差分析。[0087] 1.5.1描述统计分析

[0088] 描述统计分析过程通过样品数目、最小值、最大值、平均值、标准差统计量对滤棒吸阻进行描述。

[0089] 1.5.2单因素方差分析

[0090] 单因素方差分析也称一维方差分析。它检验由单一因素影响的一个(或是几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其它各组均值间具有显著性差异进行分析，即进行均值的多重比较。

[0091] 2结果与分析

[0092] 2.13.0Y35000结果与分析[0093] 2.1.1描述统计分析：[0094] 以表1中第一列“样本”为分类条件，对滤棒的水分、重量、圆周、吸阻试验数据进行统计，结果如表4所示。统计项目从左至右依次为：样本数据总个数、样本数据最小值、样本数据最大值、样本数据均值、样本数据标准偏差。

[0095] 9次试验中多数样本数据的吸阻均值都控制不理想，与目标值有较大出入，详见图1。所以数据不能直接用于统计分析，必须先行剔除数据中的异常值和极值。

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利用SPSS中Explore方法对数据进行异常值和极值剔除[0097] Explore过程提供数据在分组与不分组的情况下，常用的统计量与统计图形。选用explore箱图可以直观将异常值和极值呈现出来，方便数据剔除。对图1进行分析，结果如图2所示。样本2、3、7、8、9均有异常值或是极值出现。根据图2中提示的单元号，进行数据剔除。

[0098] ●矩形框是箱图的主体，上中下三条线分别表示变量值的第75、50、25百分位数。[0099] ●中间的纵向直线称触须线。上截至横线是变量值本体最大值，下截至横线是变量值本体最小值。除异常值和极值以外的变量值称为本体值。[0100] ●异常值所使用的标记为“0”，分两种。箱体上方的0标记点，其变量值超过了第75百分数加第75百分数与第25百分数差值的1.5倍。箱体下方的0标记点，其变量值小于了第25百分数加第75百分数与第25百分数差值的1.5倍。[0101] ●极值使用标记为“*”。上极值的变量值超过了第75百分数加第75百分数与第25百分数差值的3倍。下极值点的变量值小于了第25百分数加第75百分数与第25百分数差值的3倍。

[0102] 通常这样的数据检验与剔除不可能通过一次Explore过程完成，需要对数据多次检验，也就多次进行Explore过程，直至所有数据都符合要求。针对表的数据一共进行了4次Explore过程，最终结果如图3所示。

[0103] 对剔除完成后的滤棒数据再次以表5中第一列“样本”为分类条件，对滤棒的水分、重量、圆周、吸阻试验数据进行统计，结果如表5所示。除了1和6组试验没有奇异值以外，其他各组都或多或少出现奇异值。对于奇异值对样本吸阻均值和样本吸阻SD的影响通过绘制折线来展示，结果如图4和图5所示。[0104] 通过比对图4和5发现，在此次试验中奇异值对样本吸阻均值的影响要远远小于对样本吸阻SD的影响。[0105] 2.1.2单因素分析

[0106] 单因素方差分析也称一维方差分析。它检验由单一因素影响的一个(或是几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其它各组均值间具有显著性差异进行分析，即进行均值的多重比较。按照表1设计，1-4样本测试的是V2/V1单因素影响，5-7测试的P0压力单因素影响，8-9测试是V3/V2的单因素影响。由于滤棒吸阻和重量容易受到滤棒圆周和水分的影响，所以分析时需要假定水分影响忽略不计圆周影响也忽略不计。[0107] 通过观察，由于样本1偏离设定值太多，可能影响分析准确性，所以剔除样本1。[0108] 2.1.2.1V2/V1的影响分析：

[0109] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(2-4)的折线图，如图6和图7所示，随着V2/V1数值的加大滤棒重量降低而吸阻增加，对滤棒加工产生积极效果。可以肯定V2/V1是滤棒加工试验影响因素。[0110] 2.1.2.2P0的影响分析

[0111] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(5-7)的折线图，如图8和图9所示，折线图分为两段，从样本5变到6时候，滤棒重量下降了对应吸阻也降低了，也就是没有产生积极效果；但是样本6变到7时候，出现了滤棒重量降低而吸阻增加

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的积极效果。所以P0的影响还需要进一步试验验证，但是将其列入滤棒加工试验影响因素是没有问题的。

[0112] 2.1.2.3V3/V2的影响分析

[0113] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(8-9)的折线图，如图10和11所示，滤棒重量和吸阻呈现同向变动，在后期试验中将剔除该因素。[0114] 结论：

[0115] 根据单因素分析结果，在下一阶段试验中将剔除V3/V2影响因素，继续选定V2/V1和P0为下一阶段试验研究重点因素，同时依据常识推断将与滤棒硬度有关的丝束开松宽度加入试验考虑因素。

[0116] 2.23.5Y34000结果与分析[0117] 2.2.1描述统计分析：[0118] 以表2中第一列“样本”为分类条件，对滤棒的水分、重量、圆周、吸阻试验数据进行统计，结果如表6所示。统计项目从左至右依次为：样本数据总个数、样本数据最小值、样本数据最大值、样本数据均值、样本数据标准偏差。

[0119] 12次试验中多数样本数据的吸阻均值都控制不理想，与目标值有较大出入，详见图12。所以数据不能直接用于统计分析，必须先行剔除数据中的异常值和极值。利用SPSS中Explore方法对数据进行异常值和极值剔除[0121] Explore过程提供数据在分组与不分组的情况下，常用的统计量与统计图形。选用explore箱图可以直观将异常值和极值呈现出来，方便数据剔除。对下表(哪个表？)进行分析，结果如图13所示。除了样本1和9其余均有异常值或是极值出现。根据图13中提示的单元号，进行数据剔除。

[0122] ●矩形框是箱图的主体，上中下三条线分别表示变量值的第75、50、25百分位数。[0123] ●中间的纵向直线称触须线。上截至横线是变量值本体最大值，下截至横线是变量值本体最小值。除异常值和极值以外的变量值称为本体值。[0124] ●异常值所使用的标记为“0”，分两种。箱体上方的0标记点，其变量值超过了第75百分数加第75百分数与第25百分数差值的1.5倍。箱体下方的0标记点，其变量值小于了第25百分数加第75百分数与第25百分数差值的1.5倍。[0125] ●极值使用标记为“*”。上极值的变量值超过了第75百分数加第75百分数与第25百分数差值的3倍。下极值点的变量值小于了第25百分数加第75百分数与第25百分数差值的3倍。通常这样的数据检验与剔除不可能通过一次Explore过程完成，需要对数据多次检验，也就多次进行Explore过程，直至所有数据都符合要求。针对表的数据一共进行了4次Explore过程，最终结果如图14所示。

[0126] 对剔除完成后的滤棒数据再次以表7中第一列“样本”为分类条件，对滤棒的水分、重量、圆周、吸阻试验数据进行统计，结果如表7所示。除了1和9组试验没有奇异值以外，其他各组都或多或少出现奇异值。对于奇异值对样本吸阻均值和样本吸阻SD的影响通过绘制折线来展示，结果如图15和图16所示。

[0120]

通过比对图15和16发现，在此次试验中奇异值对样本吸阻均值的影响要远远小于对样本吸阻SD的影响。[0128] 2.2.2单因素分析

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单因素方差分析也称一维方差分析。它检验由单一因素影响的一个(或是几个相互独立的)因变量由因素各水平分组的均值之间的差异是否具有统计意义。还可以对该因素的若干水平分组中哪一组与其它各组均值间具有显著性差异进行分析，即进行均值的多重比较。按照表格3设计，1-2样本测试的是P1压力的单因素影响，3-5测试的V2/V1压力单因素影响，7-9测试是P0压力的单因素影响，10-12测试的V3/V2的单因素影响。由于滤棒吸阻和重量容易受到滤棒圆周和水分的影响，所以分析时需要假定水分影响忽略不计圆周影响也忽略不计。

[0130] 2.2.2.1P1压力的影响分析：

[0131] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(1-2)的折线图，如图17和图18所示，随着P1的变换滤棒重量下降了对应吸阻也降低了，也就是没有产生积极效果。P1的影响因素可以剔除。[0132] 2.2.2.2V2/V1的影响分析：

[0133] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(3-5)的折线图，如图19和20所示，随着V2/V1数值的加大滤棒重量降低而吸阻增加，对滤棒加工产生积极效果。可以肯定V2/V1是滤棒加工试验影响因素。[0134] 2.2.2.3P0的影响分析

[0135] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(7-9)的折线图，如图21和22所示，折线图分为两段，从样本7变到8时候，滤棒重量下降了对应吸阻也降低了，也就是没有产生积极效果；但是样本8变到9时候，出现了滤棒重量降低而吸阻增加的积极效果。所以P0的影响还需要进一步试验验证，但是将其列入滤棒加工试验影响因素是没有问题的。

[0136] 2.2.2.4V3/V2的影响分析

[0137] 以剔除奇异值后的样本吸阻和重量均值数据分别绘制对应样本(10-12)的折线图，如图23和24所示。滤棒重量和吸阻未呈现异向变动，在后期试验中将剔除该因素。[0138] 3结论：

[0139] 根据单因素分析结果，在下一阶段试验中将剔除P1压力和V3/V2影响因素，继续选定V2/V1和P0为下一阶段试验研究重点因素，同时依据常识推断将与滤棒硬度有关的丝束开松宽度加入试验考虑因素。

[0140] 实施例2KDF4成型滤棒的工艺加工参数优化实验

根据第一阶段单因素试验分析结果，在这一阶段试验中将剔除P1压力和V3/V2

影响因素，选定V2/V1和P0为这一阶段试验研究重点因素，同时依据常识推断将与滤棒硬度有关的丝束开松宽度加入试验考虑因素，在KDF4成形机组对3.0Y35000、3.5Y34000、3.9Y31000、3.0Y32000、2.4Y34000等6种规格的醋酸纤维丝束进行试验。[0142] 第一节3.0/35000规格丝束[0143] 1材料与方法[0144] 1.1试验设备、仪器及材料

[0145] 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)。[0146] KDF4/AF4成型机组、QTM滤棒性能综合测试台(英国Cerulean公司)、30cm钢板

[0141]

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直尺(南昌航天现代科教仪器厂)、秒表(上海秒表厂)、恒温恒湿箱(德国滨德公司)。[0147] 1.2试验设计

[0148] 本次试验共分为两个步骤。第一步试验用于分析试验因素对滤棒吸阻变异系数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影响。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，所以还必须通过第二步试验，制作不添加增塑剂的滤棒，然后利用绘制滤棒特性曲线方式的获得滤棒重量数据来进行分析。因此第二步试验的分析数据并没有采用第一步试验中得到的滤棒重量数据。

[0149] 1.2.1试验因子对滤棒吸阻变异系数cv和滤棒硬度的影响试验[0150] 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)。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对滤棒质量稳定性和对得率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。[0151] 试验采用的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。响应变量为满足质量要求前提下的滤棒重量最小化、滤棒吸阻变异系数cv最小化、滤棒硬度最大化。我们使用美国JMP公司提供的JMP7.0版本统计分析软件完成这样的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，如表8所示。1.2.2滤棒吸阻特性曲线的响应试验

[0153] 这部分试验是根据第一步试验所设定工艺参数的基础上重复做十次不添加增塑剂的实验，每次试验又分别做两组试验，这两组实验的吸阻设定值为目标吸阻的上规格限处和下规格限处，每组各取30支滤棒，测量其单支滤棒的丝束重量。通过数学回归，将滤棒特性曲线计算出来(十次试验可得到十张滤棒特性曲线图)，把目标吸阻带入方程得到滤棒重量后进行数据统计分析，如表9所示。[0154] 1.3取样方法

[0155] 第一步试验每次试验处理取样规则：当滤棒吸阻靠近目标值后且稳定运行2分钟后开始取样，每次处理包含连续10组滤棒样品。每间隔一分钟取一组样品，每组10支滤棒。一共10次处理合计1000支滤棒数据进行统计分析。[0156] 第二步试验每次处理包含2组滤棒样品，这两组样品的吸阻为目标吸阻的上规格限处和下规格限处，每组各取30支滤棒。[0157] 1.4测定方法

[0158] 1.4.1滤棒测试：

[0159] 滤棒检测试验室的检测的大气条件符合ISO 3402的规定，温度(22±2)℃，相对湿度(60±5)％，大气压对气体体积流量无影响。测试之前，样品将在中心试验室平衡48小时。平衡后的样品在Cerulean公司的QTM综合测试台顺序完成滤棒水分、重量、圆周、吸阻的测试，硬度在QTM7单机完成，所有测试数据通过RS232口全部传输至计算机。

[0152]

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CN 102125303 ACN 102125308 A[0160]

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1.4.3KDF4设备其他固定工艺条件：[0161] 螺纹辊压力(1.2-1.5bar)；关闭送丝喷嘴前面舌头气源；送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)。

[0162] 1.4.3滤棒控制指标：[0163] 滤棒标准值：吸阻280mmH2O(+25，-20)；圆周24.20mm±0.12；硬度83％±5；长度100mm。

[0164] 1.5统计方法

[0165] 使用美国JMP公司的JMP7.0版本统计分析软件完成3因素完全析因设计。其中预张力辊P0压力和螺纹辊速比V2/V1为数值型变量，由于在高速开松过程中丝带宽度不恒定，不能用确定的数值表示，所以将丝带宽度确定为分类型变量。详见表8和表9。[0166] 2、结果与讨论

[0167] JMP软件中全析因试验分析模块，将表8和表9获得的滤棒试验数据导入软件表单中，对滤棒吸阻CV影响因素、滤棒硬度均值影响因素、目标吸阻滤棒重量影响因素和综合影响因素进行系统分析。最终达到通过调节试验因素水平，提高滤棒得率的目的。[0168] 2.1滤棒吸阻CV影响因素分析

以100个吸阻cv数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图25

为吸阻cv整体模型杠杆率图，显示了数据与模型的拟合效果。杠杆率图中见红线为回归方程线，上下各有两条虚线为95％置信曲线。如果95％置信曲线与水平参考线相交，则该效应显著；如果曲线不相交，则(在5％水平上)不显著。由于图中水平参考线未与95％置信曲线相交，所以试验因素对模型效应不显著，也就是说明试验的3个因素以及3因素内部的交互作用均对吸阻cv没有显著影响。[0170] 关于模型显著与否，还可以通过模型的参数估计表来检验。如表10所示，项为命名的估计参数，第一个参数始终为截距。螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0、丝带宽度三因素的主效应及它们之间的交互效应都纳入考察。其中最重要的一项为p值＞|t|。如果该值小于0.05通常被视为项显著证据。从表10看出除了截距项外没有一项的p值＞|t|小于0.05，说明试验的3个因素以及3因素内部的交互作用均对吸阻cv没有显著影响。这也验证前面吸阻cv整体模型杠杆率图的结论，即模型效益不显著。[0171] 滤棒硬度均值影响因素分析

[0172] 以100个滤棒硬度均值数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图26为滤棒硬度均值整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，可以说明模型效应显著。具体的影响因素可以通过滤棒硬度均值线型模型的参数估计表来查看。[0173] 从表11看出截距项、螺纹辊速比(V2/V1)、丝带宽度、(V2/V1-1.38)*丝带宽度、(V2/V1-1.38)*(P0-0.6)的p值＞|t|都小于0.05，说明上述5个因素对硬度均值有显著影响。其中丝带宽度项p值＞|t|达到极显著的水平，这也印证了“生产实践表明第三空气开松器处的丝带宽度是保证滤棒硬度的重要指标”的论述。[0174] 2.3目标吸阻滤棒重量影响因素分析

[0169]

表8只能得到接近目标吸阻滤棒的重量数据，为了比较目标吸阻滤棒重量，必须

重新按照表9的要求再作一遍试验。将每次试验处理获得的60支滤棒数据拟和为一条滤棒得率线，横坐标为滤棒吸阻，纵坐标为滤棒重量。由于滤棒重量和吸阻容易受到环境温

[0175]

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度和滤棒圆周的影响，所以通过标准转换公式，将滤棒重量和吸阻分别转换为6％含水率标准重量和24.20圆周标准吸阻，坐标也同时更改为标准吸阻和标准重量。图27是根据表9中第一次试验处理获得的数据，绘制的滤棒特性曲线图，类似的滤棒特性曲线图一共有10张。利用目标吸阻与滤棒得率线之间的交点数据，也就是滤棒重量数据进行分析比较。[0176] 图28为目标吸阻滤棒重量整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，所以模型效应显著。从表12所有因素的p值＞|t|都小于0.05，说明上述3因素以及因素内部的交互作用对目标吸阻滤棒重量均值有显著影响。[0177] 2.4综合分析与预测

[0178] 前面是单独就滤棒吸阻cv、吸阻滤棒硬度均值、目标吸阻滤棒重量进行了分析和比较，对于实际生产而言，通常要求3个响应变量综合考虑。JMP软件提供了一个很好的多响应变量预测刻画器和意愿刻画图工具。刻画器会显示每个试验变量的预测迹，如图29和30响应变量与试验因素交集格中的黑色线。预测迹是当一个变量发生变化而其它变量保持当前值不变时的预测响应。“预测刻画器”将在更改试验变量的值时重新计算迹和预测响应(实时)。在意愿刻画图中，每组试验条件输出结果的意愿涉及到3个响应。滤棒吸阻cv响应最小化，吸阻滤棒硬度均值最大化，目标吸阻滤棒重量响应最小化。将整体意愿定义为每个响应的意愿的几何平均数，软件将自动模拟出综合意愿最佳的试验因素水平。模拟结果如图29所示，在使用3.0Y35000丝束加工滤棒时候，优化工艺为螺纹辊速比(V2/V1)：1.48；预张力辊压力P0：0.5(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。对应的吸阻滤棒硬度均值为：84.7％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.586克。为了比较工艺差异对3个响应变量的影响，再次利用预测刻画器和意愿刻画图工具，将目前济南卷烟厂使用的虹霓调试工艺参数输入软件，模拟出对应的吸阻滤棒硬度均值为：82.7％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.590克，具体结果见图30。

[0179] 优化工艺与虹霓调试工艺模拟结果对比显示：采用优化工艺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％，滤棒吸阻cv降低0.002。[0180] 3结论

[0181] KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，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％，滤棒硬度均值提高2％，滤棒吸阻cv降低0.002。[0182] 第二节3.5Y34000[0183] 1材料与方法[0184] 1.1试验设备、仪器及材料

[0185] 选用规格为3.5Y34000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、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)、恒温恒湿箱(德国滨德公司)。[0187] 1.2试验设计

[0186]

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CN 102125303 ACN 102125308 A[0188]

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本次试验共分为两个步骤。第一步试验用于分析试验因素对滤棒吸阻变异系数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影响。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，所以还必须通过第二步试验，制作不添加增塑剂的滤棒，然后利用绘制滤棒特性曲线方式的获得滤棒重量数据来进行分析。因此第二步试验的分析数据并没有采用第一步试验中得到的滤棒重量数据。

[0189] 1.2.1试验因子对滤棒吸阻变异系数cv和滤棒硬度的影响试验[0190] 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)。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对滤棒质量稳定性和对得率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。[0191] 试验采用的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。响应变量为满足质量要求前提下的滤棒重量最小化、滤棒吸阻变异系数cv最小化、滤棒硬度最大化。我们使用美国JMP公司提供的JMP7.0版本统计分析软件完成这样的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。试验设计详见表13。

[0192] 1.2.2滤棒吸阻特性曲线的响应试验

[0193] 这部分试验是根据第一步试验所设定工艺参数的基础上重复做十次不添加增塑剂的实验，每次试验又分别做两组试验，这两组实验的吸阻设定值为目标吸阻的上规格限处和下规格限处，每组各取30支滤棒，测量其单支滤棒的丝束重量。通过数学回归，将滤棒特性曲线计算出来(十次试验可得到十张滤棒特性曲线图)，把目标吸阻带入方程得到滤棒重量后进行数据统计分析。试验设计详见表14。[0194] 1.3取样方法

[0195] 第一步试验每次试验处理取样规则：当滤棒吸阻靠近目标值后且稳定运行2分钟后开始取样，每次处理包含连续10组滤棒样品。每间隔一分钟取一组样品，每组10支滤棒。一共10次处理合计1000支滤棒数据进行统计分析。

第二步试验每次处理包含2组滤棒样品，这两组样品的吸阻为目标吸阻的上规格

限处和下规格限处，每组各取30支滤棒。[0197] 1.4测定方法

[0198] 1.4.1滤棒测试：

[0199] 滤棒检测试验室的检测的大气条件符合ISO 3402的规定，温度(22±2)℃，相对湿度(60±5)％，大气压对气体体积流量无影响。测试之前，样品将在中心试验室平衡48小时。平衡后的样品在Cerulean公司的QTM综合测试台顺序完成滤棒水分、重量、圆周、吸阻的测试，硬度在QTM7单机完成，所有测试数据通过RS232口全部传输至计算机。[0200] 1.4.4KDF4设备其他固定工艺条件：[0201] 螺纹辊压力(1.2-1.5bar)；关闭送丝喷嘴前面舌头气源；送丝喷嘴供气阀门开度

[0196]

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(19-22％)。

[0202] 1.4.3滤棒控制指标：[0203] 滤棒标准值：吸阻250mmH2O(+25，-20)；圆周24.20mm±0.12；硬度85％±5；长度100mm。

[0204] 1.5统计方法

使用美国JMP公司的JMP7.0版本统计分析软件完成3因素完全析因设计。其中

预张力辊P0压力和螺纹辊速比V2/V1为数值型变量，由于在高速开松过程中丝带宽度不恒定，不能用确定的数值表示，所以将丝带宽度确定为分类型变量。详见表13和表14。[0206] 2、结果与讨论

[0207] 2.1滤棒吸阻CV影响因素分析

[0208] 以100个吸阻变异系数(cv)数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图31为吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图，显示了数据与模型的拟合效果。杠杆率图中红线为回归方程线，上下各有两条红虚线为95％置信曲线，中间蓝色水平参考线为软件自动生成。如果95％置信曲线与水平参考线相交，则该效应显著；如果曲线不相交，则(在5％水平上)不显著。由于图31中水平参考线未与95％置信曲线相交，所以试验因素对模型效应不显著，表明试验因素没有对变异系数(cv)数据变化产生具有统计意义层面的影响。

[0209] 关于模型显著与否，还可以通过模型的参数估计表来检验。如表15所示，项为命名的估计参数，第一个参数始终为截距。螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0、丝带宽度三因素的主效应及它们之间的交互效应都纳入考察。其中最重要的一项为p值＞|t|。如果该值小于0.05通常被视为项显著证据。从表15看出除了截距项外还有一项预张力辊压力P0的p值＞|t|小于0.05，说明虽然整体模型效应不显著，但是预张力辊压力P0因素对吸阻变异系数(cv)还是有影响。

[0210] 2.2滤棒硬度均值影响因素分析

[0211] 以100个滤棒硬度均值数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图32为滤棒硬度均值整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，可以说明模型效应显著。具体的影响因素可以通过滤棒硬度均值线型模型的参数估计表来查看。[0212] 从表16看出截距项、螺纹辊速比(V2/V1)、丝带宽度、(V2/V1-1.38)*(P0-0.6)的p值＞|t|都小于0.05，说明上述4个因素对硬度均值有显著影响。其中丝带宽度项p值＞|t|达到极显著的水平，这也印证了“生产实践表明第三空气开松器处的丝带宽度是保证滤棒硬度的重要指标”的论述。

[0205]

2.3目标吸阻滤棒重量影响因素分析

[0214] 表13只能得到接近目标吸阻滤棒的重量数据，为了比较目标吸阻滤棒重量，必须重新按照表14的要求再作一遍试验。将每次试验处理获得的60支滤棒数据拟和为一条滤棒得率线，横坐标为滤棒吸阻，纵坐标为滤棒重量。由于滤棒重量和吸阻容易受到环境温度和滤棒圆周的影响，所以通过标准转换公式，将滤棒重量和吸阻分别转换为6％含水率标准重量和24.20圆周标准吸阻，坐标也同时更改为标准吸阻和标准重量。图33是根据表14中第一次试验处理获得的数据，绘制的滤棒特性曲线图，类似的滤棒特性曲线图一共有10张。利用目标吸阻与滤棒得率线之间的交点数据，也就是滤棒重量数据进行分析比较。

[0213]

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图34为目标吸阻滤棒重量整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，所以模型效应显著。表17除了(v2/v1-1.36)*丝带宽度(mm)[宽]、(v2/v1-1.36)*(P0(bar)-0.6)两因素之外其他因素的p值＞|t|都小于0.05，说明上述3因素主效应以及因素内部的部分交互作用对目标吸阻滤棒重量均值有显著影响。[0216] 3.4综合分析与预测

[0217] 前面是单独就滤棒吸阻变异系数(cv)、吸阻滤棒硬度均值、目标吸阻滤棒重量进行了分析和比较，对于实际生产而言，通常要求3个响应变量综合考虑。JMP软件提供了一个很好的多响应变量预测刻画器和意愿刻画图工具。刻画器会显示每个试验变量的预测迹，如图37和图38响应变量与试验因素交集格中的黑色线。预测迹是当一个变量发生变化而其它变量保持当前值不变时的预测响应。“预测刻画器”将在更改试验变量的值时重新计算迹和预测响应(实时)。在意愿刻画图中，每组试验条件输出结果的意愿涉及到3个响应。滤棒吸阻变异系数(cv)响应最小化，吸阻滤棒硬度均值最大化，目标吸阻滤棒重量响应最小化。将整体意愿定义为每个响应的意愿的几何平均数，软件将自动模拟出综合意愿最佳的试验因素水平。模拟结果如图35所示，在使用3.5Y34000丝束加工滤棒时，优化工艺为螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.56(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。对应的吸阻滤棒硬度均值为：87.7％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.582克。为了比较工艺差异对3个响应变量的影响，再次利用预测刻画器和意愿刻画图工具，将目前济南卷烟厂使用的虹霓调试工艺参数输入软件，模拟出对应的吸阻滤棒硬度均值为：85.4％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.587克，具体结果见图36。优化工艺与虹霓调试工艺模拟结果对比显示：采用优化工艺可以使滤棒硬度均值提高2.3％；目标吸阻滤棒重量降低0.005克；目标吸阻滤棒得率提高约0.86％。由于试验因素对滤棒吸阻变异系数(cv)没有显著影响，所以采用优化工艺后滤棒吸阻变异系数(cv)降低0.001可能是偶发事件，不具有统计意义。[0219] 滤棒硬度均值提高：87.7-85.4＝2.3％[0220] 目标吸阻滤棒重量：0.582-0.587＝-0.005克

[0218] [0221]

目标吸阻滤棒得率提高：

滤棒吸阻变异系数(cv)：0.024-0.025＝-0.001。[0223] 3、结论

[0224] 济南11#KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，使用南纤3.5Y34000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.56(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。优化工艺与目前济南卷烟厂使用的虹霓调试工艺模拟结果对比显示：采用优化工艺可以使滤棒硬度均值提高2.3％；目标吸阻滤棒重量降低0.005克；目标吸阻滤棒得率提高约0.86％。2009年8-9月在济南卷烟厂的工业验证结果显示滤棒出嘴率提高(0.29-0.66％)，与软件模拟结果基本吻合。[0225] 第三节3.9Y31000规格[0226] 1材料与方法

[0222]

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1.1试验设备、仪器及材料

[0228] 选用规格为3.9Y31000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)。[0229] KDF4/AF4成型机组、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)、恒温恒湿箱(德国滨德公司)。[0230] 1.2试验设计

[0231] 本次试验共分为两个步骤。第一步试验用于分析试验因素对滤棒吸阻变异系数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影响。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，所以还必须通过第二步试验，制作不添加增塑剂的滤棒，然后利用绘制滤棒特性曲线方式的获得滤棒重量数据来进行分析。因此第二步试验的分析数据并没有采用第一步试验中得到的滤棒重量数据。

[0232] 1.2.1试验因子对滤棒吸阻变异系数cv和滤棒硬度的影响试验[0233] 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)。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对滤棒质量稳定性和对得率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。试验采用的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。响应变量为满足质量要求前提下的滤棒重量最小化、滤棒吸阻变异系数cv最小化、滤棒硬度最大化。我们使用美国JMP公司提供的JMP7.0版本统计分析软件完成这样的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，结果如表18所示。

[0235] 1.2.2滤棒吸阻特性曲线的响应试验

[0236] 这部分试验是根据第一步试验所设定工艺参数的基础上重复做十次不添加增塑剂的实验，每次试验又分别做两组试验，这两组实验的吸阻设定值为目标吸阻的上规格限处和下规格限处，每组各取30支滤棒，测量其单支滤棒的丝束重量。通过数学回归，将滤棒特性曲线计算出来(十次试验可得到十张滤棒特性曲线图)，把目标吸阻带入方程得到滤棒重量后进行数据统计分析，结果如表19所示。[0237] 1.3取样方法

[0238] 第一步试验每次试验处理取样规则：当滤棒吸阻靠近目标值后且稳定运行2分钟后开始取样，每次处理包含连续10组滤棒样品。每间隔一分钟取一组样品，每组10支滤棒。一共10次处理合计1000支滤棒数据进行统计分析。[0239] 第二步试验每次处理包含2组滤棒样品，这两组样品的吸阻为目标吸阻的上规格限处(30-40mmH2O)和下规格限(20-30mmH2O)处，每组各取30支滤棒。通过数学回归，将滤棒特性曲线方程计算出来，再把目标吸阻245mmH2O带入方程，得到滤棒重量后进行数据统计分析。

[0234]

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1.4测定方法

[0241] 1.4.1滤棒测试：

[0242] 滤棒检测试验室的检测的大气条件符合ISO 3402的规定，温度(22±2)℃，相对湿度(60±5)％，大气压对气体体积流量无影响。测试之前，样品将在中心试验室平衡48小时。平衡后的样品在Cerulean公司的QTM综合测试台顺序完成滤棒水分、重量、圆周、吸阻

的测试，硬度在QTM7单机完成，所有测试数据通过RS232口全部传输至计算机。[0243] 1.4.5KDF4设备其他固定工艺条件：[0244] 螺纹辊压力(1.2-1.5bar)；关闭送丝喷嘴前面舌头气源；送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)。

[0245] 1.4.3滤棒控制指标：[0246] 滤棒标准值：吸阻245mmH2O(+25，-20)；圆周24.20mm±0.12；硬度89％±5；长度100mm。

[0247] 1.5统计方法

[0248] 使用美国JMP公司的JMP7.0版本统计分析软件完成3因素完全析因设计。其中预张力辊P0压力和螺纹辊速比V2/V1为数值型变量，由于在高速开松过程中丝带宽度不恒定，不能用确定的数值表示，所以将丝带宽度确定为分类型变量。详见表18和表19。[0249] 二、结果与讨论

[0250] JMP软件中全析因试验分析模块，将表18和表19获得的滤棒试验数据导入软件表单中，对滤棒吸阻CV影响因素、滤棒硬度均值影响因素、目标吸阻滤棒重量影响因素和综合影响因素进行系统分析。最终达到通过调节试验因素水平，提高滤棒得率的目的。[0251] 2.1滤棒吸阻CV影响因素分析

[0252] 以100个吸阻变异系数(cv)数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图37为吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图，显示了数据与模型的拟合效果。杠杆率图中红线为回归方程线，上下各有两条红虚线为95％置信曲线，中间蓝色水平参考线为软件自动生成。如果95％置信曲线与水平参考线相交，则该效应显著；如果曲线不相交，则(在5％水平上)不显著。由于图37中水平参考线未与95％置信曲线相交，所以试验因素对模型效应不显著，表明试验因素没有对变异系数(cv)数据变化产生具有统计意义层面的影响。

[0253] 关于模型显著与否，还可以通过模型的参数估计表来检验。如表20所示，项为命名的估计参数，第一个参数始终为截距。螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0、丝带宽度三因素的主效应及它们之间的交互效应都纳入考察。其中最重要的一项为p值＞|t|。如果该值小于0.05通常被视为项显著证据。从表20看出除了(v2/v1-1.36)*丝带宽度[宽]和(v2/v1-1.36)*丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)外没有一项因素p值＞|t|小于0.05，这也印证了从吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图得出的所有试验因素一次效应对模型效应不显著，但螺纹辊速比(V2/V1)和丝带宽度的交互作用，螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0、丝带宽度的交互作用显著。[0254] 2.2滤棒硬度均值影响因素分析

[0255] 以100个滤棒硬度均值数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图38为滤棒硬度均值整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，可以说明

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模型效应显著。具体的影响因素可以通过滤棒硬度均值线型模型的参数估计表来查看。[0256] 从表21看出截距项、丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)的p值＞|t|小于0.05，说明这一因素对硬度均值有显著影响，其余因素对硬度均值无显著影响。[0257] 2.3目标吸阻滤棒重量影响因素分析

[0258] 表18只能得到接近目标吸阻滤棒的重量数据，为了比较目标吸阻滤棒重量，必须重新按照表19的要求再作一遍试验。将每次试验处理获得的60支滤棒数据拟和为一条滤棒得率线，横坐标为滤棒吸阻，纵坐标为滤棒重量。由于滤棒重量和吸阻容易受到环境温度和滤棒圆周的影响，所以通过标准转换公式，将滤棒重量和吸阻分别转换为6％含水率标准重量和24.20圆周标准吸阻，坐标也同时更改为标准吸阻和标准重量。图39是根据表19中第一次试验处理获得的数据，绘制的滤棒特性曲线图，类似的滤棒特性曲线图一共有10张。利用目标吸阻与滤棒得率线之间的交点数据，也就是滤棒重量数据进行分析比较。[0259] 图40为目标吸阻滤棒重量整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，所以模型效应显著。从表22除了(v2/v1-1.36)*丝带宽度[宽]其他因素的p值＞|t|都小于0.05，说明除了(v2/v1-1.36)*丝带宽度[宽]的交互作用外，其他因素对目标吸阻滤棒重量均值均有显著影响。[0260] 2.4综合分析与预测

[0261] 前面是单独就滤棒吸阻变异系数(cv)、滤棒硬度均值、目标吸阻滤棒重量进行了分析和比较，对于实际生产而言，通常要求3个响应变量综合考虑。JMP软件提供了一个很好的多响应变量预测刻画器和意愿刻画图工具。刻画器会显示每个试验变量的预测迹，如图41响应变量与试验因素交集格中的黑色线。预测迹是当一个变量发生变化而其它变量保持当前值不变时的预测响应。“预测刻画器”将在更改试验变量的值时重新计算迹和预测响应(实时)。在意愿刻画图中，每组试验条件输出结果的意愿涉及到3个响应。滤棒吸阻变异系数(cv)响应最小化，吸阻滤棒硬度均值最大化，目标吸阻滤棒重量响应最小化。将整体意愿定义为每个响应的意愿的几何平均数，软件将自动模拟出综合意愿最佳的试验因素水平。模拟结果如图41所示，在使用3.9Y31000丝束加工滤棒时候，优化工艺为螺纹辊速比(V2/V1)：1.28；预张力辊压力P0：0.68(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。对应的吸阻滤棒硬度均值为：89.7％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.595克。[0262] 四、结论

[0263] 济南12#KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，利用南纤3.9Y31000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.28；预张力辊压力P0：0.68(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。

[0264] 第四节3.0Y32000规格[0265] 1材料与方法[0266] 1.1试验设备、仪器及材料

[0267] 选用规格为3.0Y32000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)。[0268] KDF4/AF4成型机组、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)、恒温恒湿箱(德国滨德公司)。

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1.2试验设计

[0270] 本次试验共分为两个步骤。第一步试验用于分析试验因素对滤棒吸阻变异系数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影响。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，所以还必须通过第二步试验，制作不添加增塑剂的滤棒，然后利用绘制滤棒特性曲线方式的获得滤棒重量数据来进行分析。因此第二步试验的分析数据并没有采用第一步试验中得到的滤棒重量数据。

[0271] 1.2.1试验因子对滤棒吸阻变异系数cv和滤棒硬度的影响试验[0272] 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)。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对滤棒质量稳定性和对得率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。由于在高速开松过程中丝带宽度不恒定，不能用确定的数值表示，所以将丝带宽度确定为分类型变量。

[0273] 试验采用的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。响应变量为满足质量要求前提下的滤棒重量最小化、滤棒吸阻变异系数cv最小化、滤棒硬度最大化。我们使用美国JMP公司提供的JMP7.0版本统计分析软件完成这样的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，结果如表23所示。

[0274] 1.2.2滤棒吸阻特性曲线的响应试验

[0275] 这部分试验是根据第一步试验所设定工艺参数的基础上重复做十次不添加增塑剂的实验，每次试验又分别做两组试验，这两组实验的吸阻设定值为目标吸阻的上规格限处和下规格限处，每组各取30支滤棒，测量其单支滤棒的丝束重量。通过数学回归，将滤棒特性曲线计算出来(十次试验可得到十张滤棒特性曲线图)，把目标吸阻带入方程得到滤棒重量后进行数据统计分析。表24中V1/VKDF为AF4与KDF4填充速度之比，该值越大填充的丝束越多，滤棒吸阻越大。1.3取样方法

[0277] 第一步试验每次试验处理取样规则：当滤棒吸阻靠近目标值后且稳定运行2分钟后开始取样，每次处理包含连续10组滤棒样品。每间隔一分钟取一组样品，每组10支滤棒。一共10次处理合计1000支滤棒数据进行统计分析。[0278] 第二步试验每次处理包含2组滤棒样品，这两组样品的吸阻为目标吸阻的上偏(300-400pa)和下偏(200-300pa)处，每组各取30支滤棒，通过数学回归，将滤棒特性曲线方程计算出来，再把目标吸阻2646pa带入方程，得到滤棒重量后进行数据统计分析。[0279] 1.4测定方法

[0280] 1.4.1滤棒测试：

[0281] 滤棒检测试验室的检测的大气条件符合ISO 3402的规定，温度(22±2)℃，相对

[0276]

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湿度(60±5)％，大气压对气体体积流量无影响。测试之前，样品将在中心试验室平衡48小时。平衡后的样品在Cerulean公司的QTM综合测试台顺序完成滤棒水分、重量、圆周、吸阻的测试，硬度在QTM7单机完成，所有测试数据通过RS232口全部传输至计算机。[0282] 1.4.6KDF4设备其他固定工艺条件：[0283] 螺纹辊压力(1.2-1.5bar)；关闭送丝喷嘴前面舌头气源；送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)。

[0284] 1.4.3滤棒控制指标：[0285] 滤棒标准值：吸阻2646pa(+250，-200)；圆周24.20mm±0.12；硬度88％±5；长度100mm。

[0286] 1.5统计方法

[0287] 使用美国JMP公司的JMP7.0版本统计分析软件完成3因素完全析因设计。其中预张力辊P0压力和螺纹辊速比V2/V1为数值型变量，由于在高速开松过程中丝带宽度不恒定，不能用确定的数值表示，所以将丝带宽度确定为分类型变量。详见表23和表24。[0288] 二、结果与讨论

[0289] JMP软件中全析因试验分析模块，将表23和表24获得的滤棒试验数据导入软件表单中，对滤棒吸阻CV影响因素、滤棒硬度均值影响因素、目标吸阻滤棒重量影响因素和综合影响因素进行系统分析。最终达到通过调节试验因素水平，提高滤棒得率的目的。[0290] 2.1滤棒吸阻变异系数(CV)影响因素分析

[0291] 以100个吸阻变异系数(cv)数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图42为吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图，显示了数据与模型的拟合效果。杠杆率图中红线为回归方程线，上下各有两条红虚线为95％置信曲线，中间蓝色水平参考线为软件自动生成。如果95％置信曲线与水平参考线相交，则该效应显著；如果曲线不相交，则(在5％水平上)不显著。由于图42中水平参考线未与95％置信曲线相交，所以试验因素对模型效应不显著，表明试验因素没有对变异系数(cv)数据变化产生具有统计意义层面的影响。

[0292] 关于模型显著与否，还可以通过模型的参数估计表来检验。如表25所示，项为命名的估计参数，第一个参数始终为截距。螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0、丝带宽度三因素的主效应及它们之间的交互效应都纳入考察。其中最重要的一项为p值＞|t|。如果该值小于0.05通常被视为项显著证据。从表25看出除了丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)外没有一项因素p值＞|t|小于0.05，这也印证了从吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图得出的所有试验因素一次效应对模型效应不显著的结论。

2.2滤棒硬度均值影响因素分析

[0294] 以100个滤棒硬度均值数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图43为滤棒硬度均值整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，可以说明模型效应显著。具体的影响因素可以通过滤棒硬度均值线型模型的参数估计表来查看。[0295] 从表26看出截距项、丝带宽度、(V2/V1-1.36)*(P0-0.6)、P0压力、丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)、(V2/V1-1.36)*丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)的p值＞|t|都小于0.05，说明上述因素对硬度均值有显著影响。其中丝带宽度项p值＞|t|达到极显著的水平，这也印证了绪论中“生产实践表明第三空气开松器处的丝带宽度是保证滤棒硬度

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的重要指标”的论述。

[0296] 2.3目标吸阻滤棒重量影响因素分析

[0297] 表23只能得到接近目标吸阻滤棒的重量数据，为了比较目标吸阻滤棒重量，必须重新按照表24的要求再作一遍试验。将每次试验处理获得的60支滤棒数据拟和为一条滤棒得率线，横坐标为滤棒吸阻，纵坐标为滤棒重量。由于滤棒重量和吸阻容易受到环境温度和滤棒圆周的影响，所以通过标准转换公式，将滤棒重量和吸阻分别转换为6％含水率标准重量和24.20圆周标准吸阻，坐标也同时更改为标准吸阻和标准重量。图44是根据表24中第一次试验处理获得的数据，绘制的滤棒特性曲线图，类似的滤棒特性曲线图一共有10张。利用目标吸阻与滤棒得率线之间的交点数据，也就是滤棒重量数据进行分析比较。[0298] 图45为目标吸阻滤棒重量整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，所以模型效应显著。从表27除了丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)和(V2/V1-1.36)*丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)外，其他因素的p值＞|t|都小于0.05。说明除了丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)和(V2/V1-1.36)*丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)外，其他因素对目标吸阻滤棒重量均值有显著影响。[0299] 2.4综合分析与预测

[0300] 前面是单独就滤棒吸阻变异系数(cv)、滤棒硬度均值、目标吸阻滤棒重量进行了分析和比较，对于实际生产而言，通常要求3个响应变量综合考虑。JMP软件提供了一个很好的多响应变量预测刻画器和意愿刻画图工具。刻画器会显示每个试验变量的预测迹，如图46响应变量与试验因素交集格中的黑色线。预测迹是当一个变量发生变化而其它变量保持当前值不变时的预测响应。“预测刻画器”将在更改试验变量的值时重新计算迹和预测响应(实时)。在意愿刻画图中，每组试验条件输出结果的意愿涉及到3个响应。滤棒吸阻变异系数(cv)响应最小化，吸阻滤棒硬度均值最大化，目标吸阻滤棒重量响应最小化。将整体意愿定义为每个响应的意愿的几何平均数，软件将自动模拟出综合意愿最佳的试验因素水平。模拟结果如图46所示，在使用3.0Y32000丝束加工滤棒时候，优化工艺为螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.48(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。对应的吸阻滤棒硬度均值为：88.5％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.471克。[0301] 3、结论

[0302] 济南12#KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，利用南纤3.0Y32000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.48(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。

第五节2.4Y32000规格

[0304] 1材料与方法[0305] 1.1试验设备、仪器及材料

[0306] 选用规格为2.4Y32000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)、三乙酸甘油酯(济南华阳公司)。[0307] KDF4/AF4成型机组、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)、恒温恒湿箱(德国滨德公司)。[0308] 1.2试验设计

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本次试验共分为两个步骤。第一步试验用于分析试验因素对滤棒吸阻变异系数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影响。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，所以还必须通过第二步试验，制作不添加增塑剂的滤棒，然后利用绘制滤棒特性曲线方式的获得滤棒重量数据来进行分析。因此第二步试验的分析数据并没有采用第一步试验中得到的滤棒重量数据。

[0310] 1.2.1试验因子对滤棒吸阻变异系数cv和滤棒硬度的影响试验[0311] 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)。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对滤棒质量稳定性和对得率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。[0312] 试验采用的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。响应变量为满足质量要求前提下的滤棒重量最小化、滤棒吸阻变异系数cv最小化、滤棒硬度最大化。我们使用美国JMP公司提供的JMP7.0版本统计分析软件完成这样的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，结果如表28所示。1.2.2滤棒吸阻特性曲线的响应试验

[0314] 这部分试验是根据第一步试验所设定工艺参数的基础上重复做十次不添加增塑剂的实验，每次试验又分别做两组试验，这两组实验的吸阻设定值为目标吸阻的上规格限处和下规格限处，每组各取30支滤棒，测量其单支滤棒的丝束重量。通过数学回归，将滤棒特性曲线计算出来(十次试验可得到十张滤棒特性曲线图)，把目标吸阻带入方程得到滤棒重量后进行数据统计分析，结果如表29所示。[0315] 1.3取样方法

[0316] 第一步试验每次试验处理取样规则：当滤棒吸阻靠近目标值后且稳定运行2分钟后开始取样，每次处理包含连续10组滤棒样品。每间隔一分钟取一组样品，每组10支滤棒。一共10次处理合计1000支滤棒数据进行统计分析。[0317] 第二步试验每次处理包含2组滤棒样品，这两组样品的吸阻为目标吸阻的上规格限(300-400pa)处和下规格限(200-300pa)处，每组各取30支滤棒。通过数学回归，将滤棒特性曲线方程计算出来，再把目标吸阻3240pa带入方程，得到滤棒重量后进行数据统计分析。

[0318] 1.4测定方法

[0319] 1.4.1滤棒测试：

[0320] 滤棒检测试验室的检测的大气条件符合ISO 3402的规定，温度(22±2)℃，相对湿度(60±5)％，大气压对气体体积流量无影响。测试之前，样品将在中心试验室平衡48小时。平衡后的样品在Cerulean公司的QTM综合测试台顺序完成滤棒水分、重量、圆周、吸阻的测试，硬度在QTM7单机完成，所有测试数据通过RS232口全部传输至计算机。

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1.4.2KDF4设备其他固定工艺条件：[0322] 螺纹辊压力(1.2-1.5bar)；关闭送丝喷嘴前面舌头气源；送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)。

[0323] 1.4.3滤棒控制指标：[0324] 滤棒标准值：吸阻3240pa(+250，-200)；圆周24.20mm±0.12；硬度88％±5；长度100mm。

1.5统计方法

[0326] 使用美国JMP公司的JMP7.0版本统计分析软件完成3因素完全析因设计。其中预张力辊P0压力和螺纹辊速比V2/V1为数值型变量，由于在高速开松过程中丝带宽度不恒定，不能用确定的数值表示，所以将丝带宽度确定为分类型变量。详见表28和表29。[0327] 2、结果与讨论

[0328] JMP软件中全析因试验分析模块，将表28和表29获得的滤棒试验数据导入软件表单中，对滤棒吸阻CV影响因素、滤棒硬度均值影响因素、目标吸阻滤棒重量影响因素和综合影响因素进行系统分析。最终达到通过调节试验因素水平，提高滤棒得率的目的。[0329] 2.1滤棒吸阻变异系数(CV)影响因素分析

[0330] 以100个吸阻变异系数(cv)数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。图47为吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图，显示了数据与模型的拟合效果。杠杆率图中红线为回归方程线，上下各有两条红虚线为95％置信曲线，中间蓝色水平参考线为软件自动生成。如果95％置信曲线与水平参考线相交，则该效应显著；如果曲线不相交，则(在5％水平上)不显著。由于图47中水平参考线未与95％置信曲线相交，所以试验因素对模型效应不显著，表明试验因素没有对变异系数(cv)数据变化产生具有统计意义层面的影响。

[0331] 关于模型显著与否，还可以通过模型的参数估计表来检验。如表30所示，项为命名的估计参数，第一个参数始终为截距。螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0、丝带宽度三因素的主效应及它们之间的交互效应都纳入考察。其中最重要的一项为p值＞|t|。如果该值小于0.05通常被视为项显著证据。从表30看出没有一项因素p值＞|t|小于0.05，这也印证了从吸阻变异系数(cv)整体模型杠杆率图得出的所有试验因素对模型效应不显著的结论。

[0332] 2.2滤棒硬度均值影响因素分析

[0325]

以100个滤棒硬度均值数据为响应变量，采用标准最小二乘法，对试验进行分析。

图48为滤棒硬度均值整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，可以说明模型效应显著。具体的影响因素可以通过滤棒硬度均值线型模型的参数估计表来查看。[0334] 从表31看出截距项、螺纹辊速比(V2/V1)、丝带宽度、(V2/V1-1.35)*丝带宽度、(V2/V1-1.35)*(P0-0.58)的p值＞|t|都小于0.05，说明上述5个因素对硬度均值有显著影响。其中丝带宽度项p值＞|t|达到极显著的水平，这也印证了绪论中“生产实践表明第三空气开松器处的丝带宽度是保证滤棒硬度的重要指标”的论述。[0335] 2.3目标吸阻滤棒重量影响因素分析

[0336] 表28只能得到接近目标吸阻滤棒的重量数据，为了比较目标吸阻滤棒重量，必须重新按照表29的要求再作一遍试验。将每次试验处理获得的60支滤棒数据拟和为一条滤

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棒得率线，横坐标为滤棒吸阻，纵坐标为滤棒重量。由于滤棒重量和吸阻容易受到环境温度和滤棒圆周的影响，所以通过标准转换公式，将滤棒重量和吸阻分别转换为6％含水率标准重量和24.20圆周标准吸阻，坐标也同时更改为标准吸阻和标准重量。图49是根据表29中第一次试验处理获得的数据，绘制的滤棒特性曲线图，类似的滤棒特性曲线图一共有10张。利用目标吸阻与滤棒得率线之间的交点数据，也就是滤棒重量数据进行分析比较。图50为目标吸阻滤棒重量整体模型杠杆率图，图中水平参考线与95％置信曲线相交，所以模型效应显著。从表32除了丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)其他所有因素的p值＞|t|都小于0.05，说明除了丝带宽度[宽]*(P0压力-0.58)其他所有因素对目标吸阻滤棒重量均值有显著影响。[0338] 2.4综合分析与预测

[0339] 前面是单独就滤棒吸阻变异系数(cv)、滤棒硬度均值、目标吸阻滤棒重量进行了分析和比较，对于实际生产而言，通常要求3个响应变量综合考虑。JMP软件提供了一个很好的多响应变量预测刻画器和意愿刻画图工具。刻画器会显示每个试验变量的预测迹，如图51响应变量与试验因素交集格中的黑色线。预测迹是当一个变量发生变化而其它变量保持当前值不变时的预测响应。“预测刻画器”将在更改试验变量的值时重新计算迹和预测响应(实时)。在意愿刻画图中，每组试验条件输出结果的意愿涉及到3个响应。滤棒吸阻变异系数(cv)响应最小化，吸阻滤棒硬度均值最大化，目标吸阻滤棒重量响应最小化。将整体意愿定义为每个响应的意愿的几何平均数，软件将自动模拟出综合意愿最佳的试验因素水平。模拟结果如图51所示，在使用2.4Y32000丝束加工滤棒时候，优化工艺为螺纹辊速比(V2/V1)：1.42；预张力辊压力P0：0.48(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。对应的吸阻滤棒硬度均值为：89.2％；目标吸阻滤棒重量均值为：0.476克。[0340] 3、结论

[0341] 济南12#KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(21％)前提下，利用南纤2.4Y32000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.42；预张力辊压力P0：0.48(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。[0342] 综上，经对试验结果综合分析得到，螺纹辊速比(V2/V1)、预张力辊压力P0对滤棒加工产生积极影响；而丝束开松宽度对滤棒硬度也有影响。然后根据以上三个因素进行完全析因试验(即2K试验)结果综合分析得到3.5Y34000、3.0Y35000、3.9Y31000、2.7Y31000、3.0Y32000、2.4Y34000等6种规格丝束加工优化工艺加工参数如下：

[0337]

(a)3.0/35000规格丝束

[0344] KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，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％，滤棒硬度均值提高2％，滤棒吸阻cv降低0.002。[0345] (b)3.5Y34000规格丝束

[0346] KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，使用南纤3.5Y34000丝束加工滤棒时，

[0343]

24

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

23/40页

优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.56(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。优化工艺与目前济南卷烟厂使用的虹霓调试工艺模拟结果对比显示：采用优化工艺可以使滤棒硬度均值提高2.3％；目标吸阻滤棒重量降低0.005克；目标吸阻滤棒得率提高约0.86％。

[0347] (c)3.9Y31000规格

KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、

确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，利用南纤3.9Y31000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.28；预张力辊压力P0：0.68(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。

[0349] (d)3.0Y32000规格

[0350] KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(19-22％)前提下，利用南纤3.0Y32000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.44；预张力辊压力P0：0.48(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。

[0351] (e)2.4Y32000规格

[0352] KDF4/AF4机组在固定螺纹辊压力(1.2-1.5bar)、关闭送丝喷嘴前面舌头气源、确保送丝喷嘴供气阀门开度(21％)前提下，利用南纤2.4Y32000丝束加工滤棒时，优化工艺参数为：螺纹辊速比(V2/V1)：1.42；预张力辊压力P0：0.48(bar)；丝带宽度：宽(20-22cm)。[0353] 附表：

[0354] 表13.0Y35000单因素试验设计表

[0348] [0355]

[0356] [0357]

表23.5Y34000单因素试验设计表

25

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

24/40页

[0358] 表3滤棒控制标准

[0359]

表43.0Y35000数据描述统计表[0361] Descriptive Statistics

[0360] [0362]

26

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

25/40页

表5样本数据检验与剔除后数据表[0364] Descriptive Statistics

[0363]

27

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

26/40页

[0365]

表63.5Y34000数据描述统计表[0367] Descriptive Statistics

[0366] [0368]

28

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

27/40页

表7剔除后的滤棒数据表[0370] Descriptive Statistics

[0369] [0371]

29

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

28/40页

[0372] 表8完全析因试验表

30

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

29/40页

[0373]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm。[0375] 表9滤棒特性曲线完全析因试验表

[0374]

[0376]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm

[0378] 表10吸阻cv线型模型的参数估计

[0377]

31

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

30/40页

[0379]

[0380] 表11硬度均值线型模型的参数估计

[0381]

[0382] 表12目标吸阻滤棒重量均值线型模型的参数估计

[0383]

[0384] [0385]

表13完全析因试验表

试验处理 1 2 3

P0(bar) 0.5 0.5 0.5

V2/V1(％) 丝带宽度 1.28 1.28 1.44

宽 窄 宽

32

CN 102125303 ACN 102125308 A

4 5 6 7 8 9 10

[0386]

0.5 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 0.7

说 明 书

1.44 1.36 1.36 1.28 1.28 1.44 1.44

窄 宽 窄 宽 窄 宽 窄

31/40页

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm[0387] 表14完全析因试验表

[0388]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm

[0390] 表15吸阻变异系数(CV)线型模型的参数估计表

[0389] [0391]

33

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

32/40页

[0392] [0393]

表16硬度均值线型模型的参数估计表

[0394]

[0395] [0396]

表17目标吸阻滤棒重量均值线型模型的参数估计表

34

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

33/40页

[0397] [0398]

表18完全析因试验表

试验处理 P0(bar) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.48 0.48 0.48 0.48 0.58 0.58 0.68 0.68 0.68 0.68

V2/V1 1.28 1.28 1.44 1.44 1.36 1.36 1.28 1.28 1.44 1.44

丝带宽度 宽 窄 宽 窄 宽 窄 宽 窄 宽 窄

[0399]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm[0400] 表19完全析因试验表

35

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

34/40页

[0401]

[0402]

[0403] 注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm。[0404] 表20吸阻变异系数(CV)线型模型的参数估计表

[0405]

[0406] 表21硬度均值线型模型的参数估计表

[0407]

36

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

35/40页

[0408] [0409]

表22目标吸阻滤棒重量均值线型模型的参数估计表

[0410] [0411]

表23完全析因试验表

试验处理 P0(bar) 1 2 3 4 5

0.48 0.48 0.48 0.48 0.58

V2/V1 1.28 1.28 1.44 1.44 1.36

丝带宽度 宽 窄 宽 窄 宽

37

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

36/40页

6 0.58 1.36 窄 7 0.68 1.28 宽 8 0.68 1.28 窄 9 0.68 1.44 宽 10

0.68

1.44

窄

[0412]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm[0413] 表24完全析因试验表

[0414]

[0415]

[0416] 注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm

[0417] 表25吸阻变异系数(CV)线型模型的参数估计表

[0418]

38

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

37/40页

[0419] [0420]

表26硬度均值线型模型的参数估计表

[0421] [0422]

表27目标吸阻滤棒重量均值线型模型的参数估计表

[0423]

39

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

38/40页

[0424] [0425]

表28完全析因试验表

试验处理 P0(bar) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.48 0.48 0.48 0.48 0.58 0.58 0.68 0.68 0.68 0.68

V2/V1 1.28 1.28 1.42 1.42 1.35 1.35 1.28 1.28 1.42 1.42

丝带宽度 宽 窄 宽 窄 宽 窄 宽 窄 宽 窄

[0426]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm[0427] 表29完全析因试验表

40

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

39/40页

[0428]

注释：丝带宽度“宽”对应宽度20-22cm，丝带宽度“窄”对应宽度16-18cm[0430] 表30吸阻变异系数(CV)线型模型的参数估计表

[0429] [0431]

[0432] [0433]

表31硬度均值线型模型的参数估计表

41

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书

40/40页

[0434] [0435]

表32目标吸阻滤棒重量均值线型模型的参数估计表

42

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书 附 图

1/17页

图1

图2

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说 明 书 附 图

2/17页

图3

图4

44

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书 附 图

3/17页

图5

图6

图7

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CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书 附 图

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图8图10

46

图9

图11

CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书 附 图

5/17页

图12

图13

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CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书 附 图

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图14

图15

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CN 102125303 ACN 102125308 A

说 明 书 附 图

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图16

图17

图18

图19

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图20

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说 明 书 附 图

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图21

图22

图23

图24

图25

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说 明 书 附 图

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图26

图27

图28

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说 明 书 附 图

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图29

图30

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说 明 书 附 图

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图31

图33

53

图32

图34

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说 明 书 附 图

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图35

图36

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说 明 书 附 图

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图37

图39

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图38

图40

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说 明 书 附 图

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图41

图42图43

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说 明 书 附 图

15/17页

图44

图45

图46

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说 明 书 附 图

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图47图49

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图48

图50

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说 明 书 附 图

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图51

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