成型工艺对醋酸纤维滤棒硬度影响的研究（图）

时间：2022-03-04 15:10:45 浏览量：次

【摘　要】通过对增塑剂施加辊刷速度等5种工艺条件变化的试验，探究成型工艺对醋酸纤维滤棒硬度的影响，指出较高的滤棒硬度可以通过增加辊刷速度和调节适宜丝带宽度等条件达到，同时双辊刷增塑剂施加系统也有利于提高滤棒硬度，但是成型速度对滤棒硬度影响不大。

　　【关键词】滤棒硬度　成型工艺AF 2和AF 3

　　在醋酸纤维滤棒成型领域内双螺纹辊技术是最为普遍使用的开松工艺。赛拉尼斯公司全面研究了采用该技术的德国豪尼公司制造的AF 2和AF 3开松机组，阐述了5种工艺变化对醋纤滤棒硬度影响：

　　●增塑剂施加辊刷的速度

　　●滤棒加工点在丝束特性曲线中的位置

　　●丝带在增塑剂施加区域的宽度

　　●分流增塑剂的施加（对双刷辊系统）

　　●成型机的加工速度

　　研究首先用独立变频电机对AF 2和AF 3开松机中的原有电机进行替换。并且所有试验都采取先单辊刷增塑剂施加系统，后双辊刷系统，用两种增塑剂施加方式对影响因素逐一进行比较。所有的对硬度试验结果的分析都是基于同一增塑剂含量水平，增塑剂含量水平的范围从0%到10%。

　　试验设计：

　　选用2.7Y35000丝束，制造同一圆周，同一长度，同一重量的滤棒。

　　随机样品的抽取都必须在开松机组稳定至少两分钟以后进行。

　　干棒重量（没有施加增塑剂的滤棒）的选择：每种工艺条件下随机选取4组样品，以最大组内重量差异不超过0.005克那组为准。每组样品各有200只滤棒，分装在3只盒子中，作为硬度试验分析用。

　　从每盒中随机抽取16支，共计48支作为该组样品，分别用来分析滤棒的圆周，硬度，重量，和吸阻，所有的测试都是在Filtrona综合测试台上完成。

　　增塑剂含量水平的确定是通过溶剂萃取后，采用气相色谱分析得出。

　　增塑剂的施加辊速

　　随着增塑剂辊刷电机速度的提高，滤棒的硬度增加。

　　这种影响应归功于在高速辊刷作用下增塑剂的液滴粒径的变化，该检测可以通过赛拉尼斯公司的“纸检法”（用9英寸宽的专用绘画纸覆盖在增塑剂施加区，同时变换不同辊刷速度），在相同增塑剂施加量的情况下，辊刷速度越高，甩出的增塑剂液滴粒径越小，越容易形成大量的纤维结点。

　　辊刷速度这一硬度影响因素是在成型速度为400米每分钟，丝束带在增塑剂施加区的宽度为10英寸条件下评估的。结果如图1和图2所示，分别为AF 2和AF 3系统下

　　Figure 1. Influence of plasticizer brush speed on rod firmness（AF 2 System）.

　　滤棒加工点

　　研究滤棒在最小、中间、最大加工位置时硬度变化。随着加工点位置的上移，滤棒的硬度相应增加，同时减弱了辊刷速度差异带来的硬度影响。在加工点中间和最大位置，滤棒丝束填充量的增加带来的硬度增加的影响要远远大于辊刷速度增加导致的影响。结果见表1

　　Table 1. Effect of plasticizer brush speeds on rod firmness at three plasticizer levels（AF 2 system）.

　　丝束带在增塑剂施加区的宽度

　　在相同的辊刷速度、成型速度、增塑剂施加水平上，10英寸丝带比6英寸丝带制造的滤棒硬度要高。（结果见图3和图4）由于施加的增塑剂液滴粒径微小，较宽的丝带有利于增加吸附增塑剂的面积，创造出更多的纤维结点，该作用类似于提高辊刷速度所起到的效果。

　　Figure 3. Influence of band width on rod firmness（AF 2 System）.

　　丝带宽度还会影响所施增塑剂粒径大小的分布，由于6英寸的丝带在通过增塑剂施加区所暴露的面积只相当于10英寸丝带的60%，这就不可避免的减少了施加在丝带上增塑剂液滴的颗粒数，如果要达到相同的增塑剂含量水平，那么大液滴在6英寸丝带的分布要远远高于在10英寸上的分布。可能的合理解释如下：

　　由于增塑剂的流量只与成型机的速度相关，而与丝带的宽度无关，所以当丝带的宽度减小，带来了增塑剂液滴旁甩（未能施加到丝带上）几率的增加，最终导致增塑剂回流的加大，而较高的增塑剂施加液位使得大液滴较多的出现在窄丝带上，而丝带中增塑剂的含量并未随宽度的减小而降低。

　　AF 3增塑剂分流

　　由于AF 3开松机组使用双辊刷增塑剂施加系统，研究增塑剂的分流比例对硬度的影响显得较为现实，试验的分流比例如表2所示

　　Table 2. Percentage of plasticizer delivered to each plasticizer brush.

　　试验的参数为辊刷速度3500转/每分钟、丝束带在增塑剂施加区的宽度为10英寸、成型速度600米/每分钟。当增塑剂实现分流时，滤棒硬度提高，但是从试验结果看，上下辊刷的分流比例对硬度影响不大。

　　AF 3成型速度

　　AF 3/KDF 3成型的最大速度为600米/每分钟，本试验研究了400、500、600米/每分钟在3500转/每分钟、丝束带在增塑剂施加区的宽度为10英寸、两种分流比例（上辊刷分别为33%和67%）

　　大量的试验数据显示，成型速度对滤棒硬度的影响十分小，并没有明显的差异。

　　结论

　　高速辊刷可以达到更高的滤棒硬度，在AF 2和AF 3试验结果一致

　　在相同增塑剂含量水平下，10英寸丝带卷制的滤棒硬度大于6英寸丝带的。

　　双辊分流增塑剂施加系统可以提高滤棒硬度。

　　成型速度对滤棒硬度影响不大。

　　作者简介：Headley T.I.是赛拉尼斯公司醋酯类产品事务部工程师，长期从事与醋酸纤维烟用丝束有关的成型应用研究。她的文章多次发表于TSRC等国际知名学术年会上。

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