聚氨酯發(fā)泡工藝性能分析與參數(shù)優(yōu)化

邢小剛

摘要：本文圍繞聚氨酯發(fā)泡工藝性能以及參數(shù)優(yōu)化相關(guān)問題進(jìn)行分析與探討，首先對聚氨酯發(fā)泡在客車工業(yè)中的應(yīng)用以及現(xiàn)存問題進(jìn)行分析，然后引入?yún)?shù)優(yōu)化方法，對聚氨酯發(fā)泡工藝工藝性能的主要影響參數(shù)進(jìn)行確定，對參數(shù)作用以及相互交互作用關(guān)系進(jìn)行總結(jié)，能夠?yàn)榫郯滨グl(fā)泡工藝的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行提供指導(dǎo)，僅供參考。

關(guān)鍵詞：聚氨酯發(fā)泡;工藝性能;參數(shù)優(yōu)化

1 聚氨酯發(fā)泡應(yīng)用

作為汽車過濾器生產(chǎn)系統(tǒng)中非常重要的環(huán)節(jié)之一，聚氨酯發(fā)泡被廣泛應(yīng)用于發(fā)動器與過濾器進(jìn)氣口的徑向密封。為確保密封性能達(dá)到理想狀態(tài)，對聚氨酯發(fā)泡材料強(qiáng)度、抗拉水平、耐高溫性能、回彈性能均有較高的要求。但在客車工藝實(shí)際應(yīng)用中，受多方因素影響，聚氨酯發(fā)泡性能容易表現(xiàn)出失穩(wěn)問題，可能導(dǎo)致噴涂表面出現(xiàn)氣孔、脫皮等問題，產(chǎn)線報(bào)廢率較高。若能夠解決該問題，則對提升客車空氣過濾器運(yùn)行性能可靠性，延長使用壽命，保護(hù)發(fā)動機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行均有著非常重要的意義與價值。同時，聚氨酯發(fā)泡工藝所涉及到的學(xué)科眾多，包括流體、電氣控制、機(jī)械、化學(xué)等在內(nèi)，工藝步驟繁多，性能參數(shù)復(fù)雜，成型控制難度較大。相關(guān)工作人員只有積極探索聚氨酯發(fā)泡材料工藝規(guī)律，才能夠提升生產(chǎn)線工藝性能，并促進(jìn)聚氨酯發(fā)泡工藝的進(jìn)一步應(yīng)用。

2 聚氨酯發(fā)泡工藝參數(shù)優(yōu)化

對影響聚氨酯發(fā)泡工藝性能的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行收集，在此基礎(chǔ)之上通過二等級實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式對因子可控性、不可控性進(jìn)行分析評價，選用一次合格率為響應(yīng)指標(biāo)，以顆粒粗大、表面脫皮、暗孔、氣孔等作為主要不合格類型。同時，考慮到客車生產(chǎn)車間面積大，中央空調(diào)成本較高，因此通過在聚氨酯發(fā)泡工藝實(shí)施工位設(shè)置除濕機(jī)以及玻璃空調(diào)房的方式，基本去除空氣溫度、濕度對聚氨酯發(fā)泡工藝的影響。在此基礎(chǔ)之上通過回顧性分析確定可能會對響應(yīng)結(jié)果一次性合格率產(chǎn)生影響的因子，包括以下幾個方面：（1）攪拌頭工作尺寸小（定義為-1）或尺寸大（定義為1）;（2）攪拌頭工作轉(zhuǎn)速為2500.0r/min或流量速度為2500.0r/min;（3）循環(huán)泵流量速度為12.0Rpm或流量速度為60.0Rpm;（4）清洗周期為5次或周期為20次;（5）旋轉(zhuǎn)臺工作轉(zhuǎn)速為40.0Rpm或轉(zhuǎn)速為250.0Rpm;（6）聚氨酯發(fā)泡模具溫度為15.0℃或60.0℃;（7）拉絲時間為11.0s或時間為15.0s;（8）過濾器產(chǎn)品尺寸為4#（定義為-1）或尺寸為16#（定義為1）。

通過一次性合格率實(shí)驗(yàn)，以及主效應(yīng)與交互作用的相關(guān)性分析，得出以下幾個方面的結(jié)論：第一，攪拌頭尺寸-1情況下效果明顯較1情況下更好，因此參數(shù)優(yōu)化應(yīng)盡量選用小尺寸攪拌頭;第二，轉(zhuǎn)速3400r/min情況下效果明顯較2500.0r/min情況下更好，因此建議按照3400.0r/min標(biāo)準(zhǔn)對轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制;第三，旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、拉絲時間以及發(fā)泡模具溫度主效應(yīng)明顯，應(yīng)當(dāng)作為參數(shù)優(yōu)化的研究中重點(diǎn);第四，產(chǎn)品尺寸參數(shù)變化幅度較大，與流量存在正相關(guān)關(guān)系，型號較高的情況下，與之對應(yīng)流量越大，相應(yīng)的清洗次數(shù)也越多;第五，發(fā)泡模具溫度與拉絲時間呈現(xiàn)出良好的交互性關(guān)系，旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速與循環(huán)泵流量速度同樣存在良好的交互性關(guān)系，但可通過分析排除上述因子的相關(guān)性關(guān)系。根據(jù)以上結(jié)論，確定影響聚氨酯發(fā)泡工藝的關(guān)鍵參數(shù)因子如下表（見表1）所示。

3 結(jié)語

聚氨酯發(fā)泡工藝具體應(yīng)用中工藝步驟繁多，且性能參數(shù)復(fù)雜，但多數(shù)因子具有噪聲以及非重要性特征，在參數(shù)優(yōu)化的過程中應(yīng)當(dāng)排除干擾。真正在聚氨酯發(fā)泡工藝中起作用的型號尺寸與旋轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)速、以及原材料拉絲時間與發(fā)泡模具溫度間的匹配關(guān)系。只有通過參數(shù)優(yōu)化的方式，才能夠?qū)郯滨グl(fā)泡工藝性能進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，以促進(jìn)其更為理想的應(yīng)用。

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（作者單位：南京紅寶麗新材料有限公司）