聚氨酯发泡工艺性能分析与参数优化

邢小刚

摘要：本文围绕聚氨酯发泡工艺性能以及参数优化相关问题进行分析与探讨，首先对聚氨酯发泡在客车工业中的应用以及现存问题进行分析，然后引入参数优化方法，对聚氨酯发泡工艺工艺性能的主要影响参数进行确定，对参数作用以及相互交互作用关系进行总结，能够为聚氨酯发泡工艺的实际生产运行提供指导，仅供参考。

关键词：聚氨酯发泡;工艺性能;参数优化

1 聚氨酯发泡应用

作为汽车过滤器生产系统中非常重要的环节之一，聚氨酯发泡被广泛应用于发动器与过滤器进气口的径向密封。为确保密封性能达到理想状态，对聚氨酯发泡材料强度、抗拉水平、耐高温性能、回弹性能均有较高的要求。但在客车工艺实际应用中，受多方因素影响，聚氨酯发泡性能容易表现出失稳问题，可能导致喷涂表面出现气孔、脱皮等问题，产线报废率较高。若能够解决该问题，则对提升客车空气过滤器运行性能可靠性，延長使用寿命，保护发动机正常稳定运行均有着非常重要的意义与价值。同时，聚氨酯发泡工艺所涉及到的学科众多，包括流体、电气控制、机械、化学等在内，工艺步骤繁多，性能参数复杂，成型控制难度较大。相关工作人员只有积极探索聚氨酯发泡材料工艺规律，才能够提升生产线工艺性能，并促进聚氨酯发泡工艺的进一步应用。

2 聚氨酯发泡工艺参数优化

对影响聚氨酯发泡工艺性能的关键参数进行收集，在此基础之上通过二等级实验设计的方式对因子可控性、不可控性进行分析评价，选用一次合格率为响应指标，以颗粒粗大、表面脱皮、暗孔、气孔等作为主要不合格类型。同时，考虑到客车生产车间面积大，中央空调成本较高，因此通过在聚氨酯发泡工艺实施工位设置除湿机以及玻璃空调房的方式，基本去除空气温度、湿度对聚氨酯发泡工艺的影响。在此基础之上通过回顾性分析确定可能会对响应结果一次性合格率产生影响的因子，包括以下几个方面：（1）搅拌头工作尺寸小（定义为-1）或尺寸大（定义为1）;（2）搅拌头工作转速为2500.0r/min或流量速度为2500.0r/min;（3）循环泵流量速度为12.0Rpm或流量速度为60.0Rpm;（4）清洗周期为5次或周期为20次;（5）旋转台工作转速为40.0Rpm或转速为250.0Rpm;（6）聚氨酯发泡模具温度为15.0℃或60.0℃;（7）拉丝时间为11.0s或时间为15.0s;（8）过滤器产品尺寸为4#（定义为-1）或尺寸为16#（定义为1）。

通过一次性合格率实验，以及主效应与交互作用的相关性分析，得出以下几个方面的结论：第一，搅拌头尺寸-1情况下效果明显较1情况下更好，因此参数优化应尽量选用小尺寸搅拌头;第二，转速3400r/min情况下效果明显较2500.0r/min情况下更好，因此建议按照3400.0r/min标准对转速进行控制;第三，旋转台转速、拉丝时间以及发泡模具温度主效应明显，应当作为参数优化的研究中重点;第四，产品尺寸参数变化幅度较大，与流量存在正相关关系，型号较高的情况下，与之对应流量越大，相应的清洗次数也越多;第五，发泡模具温度与拉丝时间呈现出良好的交互性关系，旋转台转速与循环泵流量速度同样存在良好的交互性关系，但可通过分析排除上述因子的相关性关系。根据以上结论，确定影响聚氨酯发泡工艺的关键参数因子如下表（见表1）所示。

3 结语

聚氨酯发泡工艺具体应用中工艺步骤繁多，且性能参数复杂，但多数因子具有噪声以及非重要性特征，在参数优化的过程中应当排除干扰。真正在聚氨酯发泡工艺中起作用的型号尺寸与旋转台转速、以及原材料拉丝时间与发泡模具温度间的匹配关系。只有通过参数优化的方式，才能够对聚氨酯发泡工艺性能进行优化与改进，以促进其更为理想的应用。

参考文献：

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（作者单位：南京红宝丽新材料有限公司）