基于响应面的防水铜版纸生产工艺优化

响应面法适合于非线性数据处理的相关问题，它是将复杂的未知函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型来拟合，本文采用响应面法优化铜版纸原纸生产工艺参数。

1二次回归方程

根据试验数据，分别对纸张紧度(Y1)、 抗张强度(Y2)、 表面吸收质量(Y3)、光泽度(Y4)进行二次回归拟合。根据统计学原理，3因素的二次回归线性方程形式为：

式中，Yi为各工艺目标的响应值； βi为截距项；aij为线性系数；bij为交互项系数；cij为二次项系数。

结果：

对纸张紧度影响由大到小的工艺参数排序依次为：湿强剂、松香胶、打浆度。

对抗张强度影响由大到小的工艺参数排序依次为：松香胶、湿强剂、打浆度。

对表面吸收质量影响由大到小的工艺参数排序依次为：湿强剂、打浆度、松香胶。

对光泽度影响由大到小的工艺参数排序依次为：湿强剂、打浆度松、香胶。

2 方差分析

铜版纸张紧度(Y1)、抗张强度(Y2)、表面吸收质量(Y3)、光泽度(Y4)的拟合模型的方差分析数据如表4所示。

从表4可以发现，模型对纸张的抗张强度Y2、表面吸收质量Y3、光泽度Y4同样有较高的拟合精度。因此，可以利用模型对铜版纸生产工艺参数进行优化。

3 工艺优化

湿强剂和打浆度对紧度的响应面为凸曲面，两工艺参数取中间值较佳；湿强剂和松香胶对紧度的响应面为马鞍型，两工艺参数取中间值较佳；打浆度和松香胶对紧度的响应面凹曲面，两工艺参数取两端值较佳。湿强剂和松香胶对抗张强度的响应面为前低后高的倾斜平面，两工艺参数取大值较佳；湿强剂和松香胶对抗张强度的响应面为前低后高的倾斜平面，两工艺参数取大值较佳；打浆度和松香胶对抗张强度的响应面为前低后高的倾斜平面，两工艺参数取大值较佳。湿强剂和松香胶对吸收质量的响应面表明两工艺参数取大值较佳；湿强剂和松香胶对吸收质量的响应面表明两工艺参数取大值较佳；打浆度和松香胶对吸收质量的响应面表明打浆度取大值松香胶取小值较佳。湿强剂和松香胶对光泽度的响应面显示，两工艺参数对光泽度影响不大；打浆度和松香胶对光泽度的响应面表明，两工艺参数取较大值为佳；打浆度和松香胶对光泽度的响应面表明，两工艺参数取较大值为佳。

4 验证试验

以优化得到工艺参数进行铜版纸生产验证试验，即湿强剂为1.0%，打浆度为35 SR°，松香胶为2.0%，其他参数不变，经测试，纸张实际紧度Y1=0.484g/cm3，抗张强度Y2=5.72kN/m，表面吸收质量Y3=45.26g/cm2，光泽度Y4=26.9，与响应面优化的结果基本一致，说明了响应面法优化铜版纸生产工艺参数的有效性。

4 结论

本文通过响应面法建立了铜版纸原纸生产工艺参数湿强剂、打浆度和松香胶与工艺目标纸张紧度、抗张强度、表面吸收质量、光泽度之间的二次回归方程，并对其原纸生产工艺参数进行了单工艺目标和综合工艺目标优化，对优化的工艺参数进行了验证试验，实际结果与优化结果基本一致。优化工艺参数为：湿强剂为1.0%，打浆度为35 SR°，松香胶为2.0%；此时，纸张紧度为0.484g/cm3，抗张强度为5.72kN/m，表面吸收质量为45.26g/cm2，光泽度为26.9。