автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.06, диссертация на тему:Оптимизация технологических операций производства синтетических кож на основе полиэфируретанов

■С;

На правах рукописи

Л Ч

КОВШУРА Анна Таировна

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ ПРОИЗВОДСТВА СИНТЕТИЧЕСКИХ КОЖ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭФИРУРЕТАНОВ

Специальность 05.17.06 — Технология и переработка пластических масс, эластомеров и композитов

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа вьшолнена в Московской государственной академии легкой промышленности

Научный руководитель

Научный консультант

Официальные оппоненты

— Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор химических наук, профессор Андрианова Г.П.

— кандидат технических наук, доцент Порватова ЛМ.

— доктор технических наук, профессор Чесунов В.М.

— кандидат технических наук Пиняев А.Ф.

Ведущее предприятие

— ЗАО "Мосискож"

Защита диссертации состоится _

¿г. в Ц_

си)

199) г. в П_ час.

на заседании диссертационного совета Д 953.32.01 при Московской государственной академии легкой промышленности по адресу : 113806, Москва, ул. Садовническая, 33.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Московской государственной академия легкой промышленности.

Автореферат разостлан

199

Ученый секретарь диссертационного совета Д 053.32.01 кандидат технических наук, доцент

Моисеева

Актуальность работы. В связи с изменением роли науки в сегодняшних рыночных отношениях, повышением конкуренции между товаропроизводителями как внутри страны, так и на внешнем рынке, что вынуждает их использовать в производстве последние достижения науки и технологии, перед исследователями встают задачи не только осуществления функционирования производственных процессов в оптимальном режиме с точки зрения управления производством, но и с наименьшими затратами материальных средств, а также возможностью оперативной смены ассортимента продукции и замены составляющих компонентов рецептов.

В ходе анализа производства синтетических кож (СК) на основе растворов полиэфируретанов (ПЭУ) было установлено, что естественные пути развития технологии базируются главным образом на традиционных приемах и методах, которые создавались и совершенствовались в основном эмпирическим или полуэмпирическим путем. Между тем эффективное регулирование хода, технологического процесса и его оптимизация невозможны без объективного знания происходящих при этом физико-химических явлений, математического описания технологических процессов и применения для их управления вычислительной техники.

В связи с вышеизложенным значимой и актуальной проблемой является оптимизация технологического процесса производства СК методом фазового разделения растворов, а также модификация растворов ПЭУ с целью создания лицевых покрытий СК с высокими показателями влагообменных свойств, возможность замены импортного сырья отечественным в производстве СК, а также интенсификация показателей качества СК, позволяющих наиболее точно и полна, характеризовать качество выпускаемого материала с наименьшим количеством испытаний, проводимых при техническом контроле

продукции на предприятиях — производителях.

Целью настоящей работы является систематическое изучение и получение математического описания процесса формирования пористых полимерных покрытий СК из растворов ПЭУ различных марок методом фазового разделения с целью оптимизации рецептов лицевых покрытий СК при изменяющемся ассортименте 'компонентов, для создания материалов с высокими показателями качества.

Основными задачами исследования, обеспечивающими достижение поставленной цели, являлись:

— определение наиболее ответственных операций технологического процесса производства СК из растворов ПЭУ методом фазового разделения, формирующих показатели качества выпускаемого материала, а также выделение доминирующих факторов указанных процессов;

— определение показателей качества, наиболее полно характеризующих свойства получаемого материала, с использованием математике —статистических методов исследований;

— формирование обобщенного показателя качества СК, в соответствии с которым возможно решение оптимизации рецепта пористого лицевого покрытия СК;

— установление на основе метода регрессионного анализа количественных взаимосвязей обобщенного показателя качества СК и компонентов рецепта для получения пористых лицевых покрытий СК;

— определение на основе установленной количественной зависимости области оптимальных значений показателей свойств готовой продукции.

Научная новизна. В результате проведенной работы получены следующие новые научные результаты:

— получены математические модели процесса структуре — образования для пористых пленок и полуфабрикатов СК с пористым лицевым покрытием;

— доказана возможность использования обобщенного показателя качества в виде средней экспоненциальной функции желательностей с учетом коэффициента весомостей отдельных показателей качества для поиска оптимальных соотношений компонентов в рецепте растворов для лицевых слоев С К;

— разработано оптимальное количественное соотношение поверхностно — активных веществ (ПАВ) неионогенной и анионактивной природы при введении в композицию для лицевого слоя в качестве модифицирующей добавки;

— установлена количественная взаимосвязь рецептурных параметров композиции для пористых лицевых слоев С К на основе ПЭУ отечественного и импортного производства с обобщенным показателем качества в виде уравнения регрессии второго порядка;

— найдены области оптимальных значений содержания компонентов в рецепте композиций для пористых пленок и полуфабрикатов СК с пористым лицевым покрытием для получения материала с высокими значениями ОПК;

— определены группы корреляционно —взаимосвязанных показателей качества СК на основе статистической обработки результатов проведения эксперимента, позволяющие уменьшить количество операций при проведении технического контроля выпускаемой продукции.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Диссертация

изложена на 175 страницах машинописного текста и содержит 15 рисунков и 40 таблиц. Библиография включает 123 источника.

Содержание работы

Во введении обоснованы актуальность темы диссертационной работы, поставлена цель, сформулированы задачи исследования, определены новые научные результаты.

Глава 1 содержит анализ методов математаческого моделирования операций технологических процессов, как основы для автоматизации производств переработки высокомолекулярных соединений. Дано определение управляемости гибких автоматизированных производственных систем как технологической структуры систем, при — терпевающей изменения под воздействием автоматизированной системы управления технологическими процессами, основанной на мате — матических моделях, обладающих прогнозирующими свойствами.

Приведен обзор практических работ, использующих методы аналитического и иммитационного моделирования, а также методы статистической обработки и планирования эксперимента в промышленности искусственных кож и пленочных материалов.

Проанализированы рецептурно — технологические особенности

производства СК на основе растворов ПЭУ, подтверждена

<

многофакторность поставленной задачи.

Дано определение и обосновано применение ОПК как преимущественного показателя при решении многофакторных задач.

Глава 2 включает обоснование выбора объектов исследования на основе сравнительной характеристики технологических процессов получения СК на двух производствах, технологические характеристики веществ, входящих в состав рецепта лицевого покрытия СК, содержит обоснование и перечисление методов исследования. Обоснована идея возможности тиражирования стандартных методов исследования в аналогичных технологических процессах, учитывая ряд специфических особенностей, присущих той или иной отрасли.

Установленная в соответствии с методологией системного анализа очередность проведения экстремальных исследований, а также краткая сравнительная характеристика методов широко используемых для решения аналогичных задач в отраслях переработки полимерных композиций, предопредилили необходимый следующий набор статистических методов для реализации поставленной цели:

— на стадии предварительных исследований — методы экспертных оценок (метод ранжирования, метод полного парного сравнения), экспериментальные отсеивающие методы (дисперсионный анализ, корреляционный анализ, метод графов, кластерный анализ);

— на этапе основного эксперимента — методы регрессионного анализа : метод полного факторного эксперимента (ПФЭ), метод центрального композиционного ортогонального планирования эксперимента второго порядка (ЦКОП);

— на стадии поиска оптимальных рецептур — метод крутого восхождения Бокса—Уилсона, метод сканирования с переменным шагом, метод канонического преобразования;

В процессе работы для определения физико —механических показателей качества готовой продукции использовали стандартные методы, метод определения сорбции паров воды пористыми пленками, метод определения долговечности СК (гидролизостойкости), метод определения наибольшей ньютоновской вязкости растворов ПЭУ в ДМФА и их композиций с наполнителями.

Глава 3 посвящена предварительному исследованию операций технологического процесса получения СК с целью выявления наиболее ответственных из них, а также исследованию влияния содержания поверхностно —активных веществ (ПАВ) в рецепте композиции для лицевого раствора СК на свойства готового материала, а также выбору показателей свойств готовой СК для создания обобщенного показателя

качества.

Для выявления наиболее ответственных операций технологического процесса получения СК методом фазового разделения растворов без использования операции предварительного структурообра— зования использовали метод ранжирования результатов экспертного опроса специалистов двух предприятий отрасли АО Мосискож и Луцкого завода синтетических кож, а также специалистов ЦНИИПИК и МГАЛП. В результате опроса на первое место по степени влияния на качество готовой продукции были вынесены операции нанесения лицевого покрытия и структурообразования, а также операции анализа сырья и материалов и приготовления рабочих растворов. Проведено ранжирование влияния факторов выбранных операций, влияющих на качество готового материала. Ими оказались прочность основы, качество компонентов рецепта и точность дозировки, температура и время фазового разделения раствора ПЭУ при формировании лицевого покрытия.

Определение интервалов изменения количественного состава компонентов в рецепте лицевого покрытия СК осуществляли при помощи анализа литературных источников, практических соображений и рекомендаций специалистов.

Оценку качества получаемых композиций для лицевого слоя СК и пористых пленок определяли используя следующие показатели: вязкость, сухой остаток, линейная усадка после промывки и сушки, показатель изменения толщины пленок после тиснения. В результате проведенных исследований выяснено, что сократить количество входных параметров не представляется возможным, так как каждый из компонентов рецепта несет свою функциональную нагрузку.

Уменьшить количество входных параметров в основном эксперименте представлялось возможным за счет объединения

различных видов ПАВ в один параметр при оптимальном их соотношении в композиции. Для этого проведено исследование влияния модифицирующих добавок на процесс структурообразования пористых пленок из раствоов ПЗУ. В ходе исследования выяснялось существование заметных изменений в свойствах пористых лицевых покрытий при изменении соотношения анионактивных и ней — оногенных регуляторов пористости. Для сравнения качества получаемых пористых пленок использовались стандартные методы физико-механического контроля качества, метод развития кинетики внутренних напряжений, показатель сорбции паров воды, метод электронной микроскопии. В ходе анализа выяснено, что пористые пленки, полученные с использованием ПАВ имеют более предпочтительную кинетику развития внутренних напряжений и показатели сорбции паров воды, а также полуфабрикаты с лицевым покры — тием, полученные на основе выбранных концентраций удовлетворяют показателям ТУ.

Таким образом, при анализе полученных результатов выбраны интервалы варьирования компонентов рецепта лицевого покрытия СК, включающий ПЭУ, целлюлозный наполнитель, ПАВ (неионогенной и анионактивной природы в сочетании 1:2), растворитель.

Ускорение процесса распространения СК в обувной промышленности привело к изменению в оценке качества выпускаемых материалов. Большое влияние на оценку качества и контрольные данные оказали требования, обеспечивающие чувство комфорта и соответствия требованиям моды, которые являются на сегодня для покупателя важнее, чем механическая выносливость материала.

Пористая СК для верха обуви — это сложная многослойная система, которая должна удовлетворять ряду противоречивых показателей свойств. Около 32% показателей свойств, определяющих эрго —

номические свойства обуви, относятся к показателям свойств, закладываемым еще при производстве синтетических материалов для верха обуви. При этом на сегодня нет однозначного мнения в определении значимости и приорететности какого —либо показателя из имеющегося набора, содержащего более 14 показателей свойств. Определение всех показателей получаемого материала в ходе технологического процесса достаточно трудоемкое занятие, поэтому представлялось целесообразным выделить из имеющегося набора наиболее объективные. Для этого использовали метод ранжирования и полного парного сравнения показателей качества СК, приведенных в табл. 1.

Таблица 1

Перечень показателей свойств готовой СК

Шифр показателя Наименование показателя свойства Примечания

1 Сопротивление многократному изгибу (цикл) ГОСТ 8978

2 Долговечность (гидролитическое старение) (час) метод ВНИИПИК

3 Паропроницаемость (мг/см2 час) ГОСТ 22900

4 Жесткость (сН) ГОСТ 8977

5 Разрывная нагрузка полоски 20x100 мм (Н) ГОСТ 17316

6 Удлинение при разрыве (%) ГОСТ 17316

7 Гигроскопичность, (%) ГОСТ 22900

8 Влагоотдача (%) ГОСТ 22900

9 Модуль при одноосном растяжении и удлинении (МПа) метод ВНИИПИК

10 Остаточное удлинение при двухосном растяжении на 15% (%) метод ВНИИПИК

11 Сопротивление раздиру (Н) ГОСТ 20876

12 Уменьшение площади образца после двухос — ного растяжения на 15% и термообработки (%) метод ВНИИПИК

13 Влагопоглощение (%) ГОСТ 22900

14 Истираемость лицевого покрытия (г/кВт час) метод ВНИИПИК

Результаты обоих методов представлены на рис. 1. Как видно из результатов, методы дали достаточно противоречивые результаты. Для того, чтобы абстрагироваться от субъективных мнений специалистов провели дисперсионный анализ результатов опроса, который показал, что расчетные значения критерия Фишера для всех показателей качества оказались больше табличного и к тому же близкими по абсолютным значениям между собой. Это подтверждает мнение специалистов о некоторой равнозначности всех показателей качества СК, имеющихся в арсенале производителей.

Таким образом в результате предварительных исследований при помощи экспертных оценок выявлены операции технологического процесса и технологические факторы, оказывающие наибольшее влияние на показатели качества готового материала. Это операции нанесения и формирования лицевого покрытия СК на полуфабрикате, анализ сырья и материалов и операция приготовления лицевых растворов.

Выбран перечень компонентов, входящих в состав композиции для лицевого слоя СК, включающий ПЭУ, целлюлозный наполнитель, ПАВ (неионогенной и анионактивной природы), растворитель. Определено оптимальное соотношение анионактивного и неоногенного ПАВ (1:2) и подтверждена целесообразность использования модифицирующих добавок, а также возможность замены импортных ПАВ на их отечественные аналоги в тех же пропорциональных соотношениях.

При помощи методов математической статистики определены показатели качества готовой СК из имеющегося набора на данном этапе перечня показателей, которые будут использованы для расчета обобщенного показателя качества. Абстрагируясь от субъективных мнений специалистов, выяснено, что все имеющиеся в арсенале исследова — телей и производителей СК показатели качества практически равно —

Сумма частот выбора показателей

3 2 4 11 10 6 1 5 14 12 9 13 V 8

а

Шифр "показателя

Сумма рангов

50

40

30

20

10

I—I

тх

шифр

14 8 7 13 12 2 3 10 Э 11 1 4 0 5

"ГОказателя

Рис. 1 Гистограммы распределения рангов показателей свойств готовой СК

для верха обуви, получоннио при помощи методоо ранжирования (а)и полного парного сравнения ( б )

ценны по своей значимости, поэтому для определения наиболее достоверной картины о качестве готового материала необходим максимальный набор показателей качества.

Глава 4. В данной работе основной эксперимент направлен на получение математической зависимости показателей качества готовой СК и лицевых слоев СК от содержания компонентов в рецепте композиции для лицевого покрытия СК.

Эксперимент разделен на четыре этапа: для пористых пленок из композиций на основе импортного и отечественного ПЭУ и для полуфабрикатов СК с пористым лицевым покрытием из композиций на основе импортного и отечественного ПЭУ на нетканой волокнистой основе (НВО). Такое деление связано с тем, что в практике производства пористые полимерные пленки принято считать, с определенной степенью достоверности, моделями СК, однако они не являются промежуточным продуктом производства СК и, следовательно, для них не существует закрепленных ГОСТ и ТУ показателей качества. В качестве выходных показателей для пористых пленок из композиций для лицевого покрытия СК в работе приняты следующие показатели: усадка после промывки и сушки, предел прочности при растяжении, Относительное удлинение при разрыве, условный модуль упругости.

В результате проведения эксперимента выяснено, что линейные регрессионные зависимости как отдельных показателей качества, так и обобщенного показателя качества от содержания компонентов в рецептах композиций на основе импортного и отечественного ПЭУ оказались неадекватными. Регрессионные модели второго порядка, полученные в результате реализации ЦКОП имеют вид:

Для композиции на основе ПЭУ марки Санпрен LQ Е —18

D = 0,379 - 0,0222Xi - 0,0172Хг+ 0.00394XJ- 0.0288Х Х^ - 0,00375Х^ ■X + 0.0167ХХ+0,0078 IX? +0.00475Х'? +0,0153Xf.

v 1 * 1

Для композиции на основе ПЭУ марки Витур Р —63322

0,632 + 0,022Х1+0,016Хг-0,016X^+0,ОИХ^- 0.034Х Х^--0,019ХХ + 0,167Х* +0.191X5 — 0,273Х^.

1 О 1

Адекватность уравнений подтверждена с помощью расчета критерия Фишера с достоверностью 0,95. После проведения канонического преобразования уравнений были построены кривые равного выхода. В случае композиции на основе ПЭУ марки Витур Р — 6322 получены два вида проекций: в координатах содержание ПАВ — содержание наполнителя — гиперболы, в координатах содержания ПЭУ—ПАВ — эллипсы (значение обобщенного показателя качества в оптимальной точке равно 0,632). В случае композиции на основе ПЭУ марки Санпрен ЬО Е— 18, при решении канонического уравнения один из корней уравнения принял значение равное 0, что создало неоднозначную интерпретацию регрессионной зависимости. Проанализировав сложившуюся ситуацию предположили, что изменение содержания ПЭУ в композиции в исследуемых границах не оказывает существенного влияния на свойства готового материала (изменение содержания ПЭУ по сухому веществу составляет 4%). Кривые равного выхода, полученные при построении, относятся к типу гипербол (значение обобщенного показателя качества в оптимальной точке равно 0,379). Из анализа полученных кривых для обоих видов композиций выяснено, что поверхности отклика относятся к одному типу, следовательно, процессы, происходящие при получении пористых пленок из ПЭУ разных марок, идентичны. Однако тот факт, что в случае применения отечественного ПЭУ выяснилась зависимость свойств готового материала от содержания ПЭУ в композиции в достаточно узком интервале концентраций, говорит о достаточной неоднородности по свойствам и выходным характеристикам ПЭУ отечественного производства даже в пределах одной партии.

Полученные математические модели дают описание оптимальной области существования выходных показателей пористых пленок, а построенные на их основе кривые равного выхода позволят технологу самостоятельно выбирать содержание компонентов в рецепте лицевого покрытия применительно к имеющейся сырьевой базе, когда свойства готового материала ограничены свойствами основы.

При получении СК для верха обуви на НВО необходимо на стадии получения лицевого покрытия не изменить в худшую сторону уже имеющиеся свойства пропитанной HBt>. То есть целесообразно получить математические модели процесса получения пористого лицевого покрытия на НВО. Поставленная задача осуществлялась при помощи метода ПФЭ и ЦКОП. Выяснено, что линейные уравнения регрессии для ПЭУ Санпрен адекватно при всех незначимых коэффициентах, а для ПЭУ Витур — неадекватно. В данном случае принято решение о нецелесообразности изменения интервалов варьирования входных параметров и невозможности описания исследуемого процесса линейной зависимостью и, следовательно, необходимости пере — хода к планированию второго порядка.

Нелинейные уравнения регрессии имеют следующий вид:

Для композиции на основе ПЭУ марки Санпрен LQ Е—18

■ D= 0,498 - 0,0182X^0,0301X2-0,00163X^ + 0,0116X^X^-0,0112Хг -X -0,007Х.Х,+ 0,0115xf + 0.00437Х?- + 0,0357Хг.

О 1 О I д 5

Для композиции на основе ПЭУ марки Витур Р - 63322

D = 0,588 + 0,0143Xi - 0,0203Хг- 0,0138X^+0,00525ХлХг + 0,038Х,Х^ - 0,0647X^5+0,0468Х^ +0,041Х^ + 0,0236Х*.

Адекватность уравнений подтверждена путем расчета критерия Фишера. После канонического преобразования полученных уравнений построены серии кривых равного выхода в пространстве (рис. 2) и на плоскости. Из анализа полученных кривых выяснено, что для ком —

Снаа

м ст>

Рис. 2 Виды поверхностей равных значений отклика для полуфабрикатов СК с .лицевым покрытием нч основе ПЗУ марки Санпрен /Ч Е-18 ( а ) и ПЗУ марки Витур Р-6322 ( б ).

позиции на основе ПЭУ марки Витур вид кривых на плоскости относится к тем же типам, что и для пористых пленок. Значение ОПК в оптимальной точке равно 0,614, то есть величина расхождения значения ОПК для пленок и полуфабрикатов находится в пределах погрешности опыта (3%). Однако области существования удовлетворяющих значений ОПК отличны. Основное отличие наблюдается в случае кривых равного выхода при постоянном содержании наполнителя. Данные результаты подтверждают предположения исследователей о том, что существует некий предел насыщения полимерной композиции целлюлозным наполнителем.

Для композиции на основе ПЭУ марки Санпрен в случае пори —стых пленок и полуфабрикатов поверхности равного отклика имеют различный характер. В ходе анализа характера кривых для полуфабрикатов СК (имеют вид эллипсов) предположили, что получение СК с удовлетворительными показателями качества возможно только в определенных границах изменения содержания компонентов в рецепте, причем подбор содержания компонентов в рецепте, осуществляемый для пористых пленок, может давать значительные ошибки, что подтверждается и практикой заводских лабораторий. Поэтому нами рекомендуется осуществлять подбор содержания компонентов в рецепте для лицевого покрытия на основе ПЭУ марки Санпрен при помощи регрессионных зависимостей для полуфабрикатов.

Для проверки возможности применения полученных математических моделей была проведена серия опытов в произвольно выбранных точках. Сравнительные данные показали возможность предсказания результатов эксперимента для композиции на основе ПЭУ марки Санпрен с точностью 2%, а для композиции на основе ПЭУ марки Витур — менее 10%. Сравнительные данные расчета ОПК для пористых пленок и полуфабрикатов показали значительные

расхождения (для ПЭУ Санпрен — около 14%, ПЗУ Витур — около 20%), что ставит под сомнение возможность использования пористых пленок в качестве аналоговых моделей лицевого покрытия СК.

Глава 5 посвящена выбору, с использованием методов математической статистики, показателей свойств СК для экспрессного определения качества готовой продукции.

В ходе работы выяснена целесообразность определения корреляционной взаимосвязи между показателями свойств СК, так как наиболее часто используемые в промышленности методы полного парного сравнения и ранжирования не дали однозначных результатов, а также в связи с тем, что использовать весь набор показателей, включающий более 14 наиболее признанных показателей свойств, в производственных условиях не рационально.

Для выбора наиболее весомых показателей свойств в работе были использованы три вида анализов, основанных на расчете коэффициентов полной парной корреляции, так как сопряженность между переменными величинами можно установить, сопоставляя числовые значения одной из них с соответствующими значениями другой.

Расчет эмпирического коэффициента полной парной корреляции проводили по формуле:

Значение ранга внутригрупповых взаимосвязанных показателей выбирали принимая во внимание суммарное влияние каждого показателя группы на остальные, а также точность и трудоемкость оценки каждого показателя. Проранжировав показатели свойств в соответствие с убыванием суммарной силы связи (сумма элементов матрицы по строкам и столбцам) были определены "лидеры".

Проведенный корреляционный анализ показал, что показатели

N

где

влагоотдачи, сопротивление многократному изгибу и относительного удлинения при разрыве коррелируют со всеми остальными показателями свойств.

Была осуществлена попытка определения взаимосвязи показателей методом графов по рассчитанным коэффициентам парной корреляции. В ходе анализа выяснено, что показатели: сопротивление многократному изгибу и влагоотдачи оказались связанными с наибольшим количеством показателей из имеющегося набора, а показатели паропроницаемости, жесткости и разрывной нагрузки с наименьшим. Таким образом, сделанные выводы о том, что показатели сопротивление многократному изгибу и влагоотдачи являются наиболее емкими показателями свойств СК, так как по их значениям можно судить о величине других, связанных с ними показателей а показатели жесткости, паропроницаемости и разрывной нагрузки являются наиболее независимыми, отражающими в большей степени только свои специфические свойства.

Однако, при изучении корреляционной зависимости между более чем двумя случайными величинами с заданным совместным распределением, использование коэффициентов полных парной корреляции может привести к неправильным выводам. Если коэффициент парной корреляции между двумя случайными величинами уменьшается или становится близким к нулю при других фиксированных случайных величинах, это говорит о том, что взаимосвязь этих случайных величин в значительной мере (или определяющим образом) имеет место благодаря третьим факторам. В работе приведены результаты рассчета случайных ошибок и критерия достоверности, которые подтвердили достоверность выборочного коэффициента полной парной корреляции.

В связи с тем, что ранжирование эмпирических коэффициентов парной корреляции дало не достаточно четкие результаты

представлялось целесообразным применить метод который мог бы дать более четкую классификацию показателей по значимости. С этой це— лью был использован метод кластерного анализа, который при клас — сификации признаков в качестве меры сходства или различия может использовать коэффициент корреляции между ними или его абсолют—ную величину Выбор способов вычисления матриц

различия или сходства в каждом конкретном случае зависит от анализируемых дан —ных и от задач группировки. Для получения наиболее объективной информации в работе было произведено стандартное преобразование количественных признаков, в связи с тем, что признаки измерены в разных единицах:

После вычисления матрицы сходства классифицируемые признаки объединяли в группы, по результатам расчетов построена дендрограмма (рис. 3). Из представленного рис. 3 видно, что выделились две группы взаимосвязанных показателей : 1—6 — 3 — 2—9 и 4-5 — 7-8—10. Обе группы включают как показатели физико — механических, так и гигиенических свойств СК. То есть таким образом обнаружена цепь взаимосвязанных показателей. Для проверки обоснованности таких утверждений проведен расчет ОПК с учетом показателей объединенных в группы для трех экспериментальных точек. Сравнение полученных результатов с теоретическими показало расхождения в значениях ОПК для первой группы (показатели 4 — 5 — 7-8-10) - 12%, а для второй группы (1-6-3-2-9) - 9%. Такая величина погрешностей в расчетах является удовлетворительной для производственных условий, поэтому обосновано утверждение, что в результате проведенного исследования выделены группы, содержащие набор показателей свойств готовой СК, необходимый при экспрессном определении качества готовой продукции для получения полной кар-

тины о качестве получаемого материала.

1Л

1 1 со ь». ф я

О г-Ч я >> та ы о

Р-, о. • я ЕС <м я

о от £ » ф о

я » 03 Ь п ►0 о» я о

ЕХ р. О ф о

О О а. и я •

(V к к г и о X >4

яь я со & а> Й а я я аз 3 О о

Ф к а * к о ф О н а

ч 03 я >с « с ч о

ох я а н 2 о с* 3 5"

а £ я о о к о б1 аз

о Ф СО & о а о с о « ¡2 е

о я я>» « а о о н _ о ч Ч

■ 8! ч » о в. е-о А СО & и си Й О 5-1 Ч

3& Чш 3 ф м Я Оч д 5 3 О св 2Р.

Рис.3

Дендрограмма, полученная методом показателей свойств СК.

кластерного анализа,

ВЫВОДЫ:

1. Проведено систематическое исследование основных операций технологического процесса производства СК методом фазового разделения растворов на основе математико —статистических методов и теории планирования эксперимента с целью получения математических зависисмостей для оптимизации рецептов лицевых слоев СК, для выпуска материала с повышенными показателями качества.

2. Выбраны, на основании экспертного опроса специалистов четырех предприятий отрасли, наиболее ответственные операции технологического процесса получения СК, которыми оказались: анализ сырья и материалов, нанесения и структурообразования лицевого слоя СК, а также факторы, оказывающие влияние на качество протекания этих' операций и свойства готового материала: состав компонентов рецепта композиции и точность их дозировки.

3. Установлены, с использованием математико — статистических методов, показатели качества готового материала, которые необходимо учитывать при расчете обобщенного показателя качества как универсального и надежного показателя свойств СК, который включает весь имеющийся перечень показателей свойств СК для верха обуви, согласно частным желательностям, с учетом весовых коэффициентов каждого показателя.

4. Проведено исследование большого числа композиций для лицевых покрытий СК, на основании которого установлено количественное соотношение ПАВ неионогенной и анионактивной природы с целью введения в композиции в качестве модифицирующей добавки для получения материалов с улучшенным комплексом показателей свойств.

5. В соответствии со стратегией экстремального планирования

эксперимента путем постепенного повышения степени апроксими — рутощего полинома за счет экспериментально обоснованного введения в линейную модель эффектов взаимодействия и квадратичных членов, получены адекватные регрессионные зависимости обобщенного показателя качества пористых пленок и СК от содержания компонентов в рецепте лицевого раствора на основе ПЭУ двух марок отечественного и импортного производства. Показана не корректность использования пористых пленок в качестве аналоговых моделей лицевых покрытий СК.

6. Построены кривые и поверхности равного выхода для получения математических зависимостей в области существования факторов, которые могут быть применены при оптимизации используемых производством рецептов лицевых слоев СК. Дан сравнительный анализ поверхности отклика для композиций на основе разных марок ПЭУ, на основании которого сделан вывод о возможности замены импортных составляющих рецепта отечественными без существенного изменения показателей качества готового материала.

7. Найдены и практически подтверждены оптимальные условия промышленной реализации процессов получения лицевых слоев СК на основе ПЭУ различных марок путем исследования соответствующих математических описаний с привлечением методов канонического преобразования.

8. На основании математико —статистических методов исследования установлены группы корреляционно взаимосвязанных показателей качества СК для верха обуви из имеющегося в арсенале исследователей и производителей, наличие которых позволяет сократить количество снимаемых показателей при технологическом контроле и предсказать на основании установленных зависимостей параметров готовой продукции.

Основные положения диссертадиия опубликованы в работах:

I. Математическое моделирование процессов пленкообразования из

Порватова Л.М., Андрианова Г. П. // Кожевенно —обувная промышленность № 1—2, 1994, 33—34.

2. Влияние рецептурных факторов на показатели свойств полиэфируретановых синтетических кож / Ковшура А.Т., Чеснокова

' В.А., Порватова Л.М., Андрианова Г.П. // Кожевенно —обувная промышленность № 3 — 4, 1994, 36 — 37.

3. Влияние технологических показателей на физико —механические свойства полиэфируретановых пористых пленок / Ковшура А.Т., Кузьмина Т.С., Порватова Л.М., Андрианова Г.П. // Кожевенно — обувная промышленность №5 — 8, 1994, 32-33.

4. Влияние модифицирующих добавок на процесс структурообразования из растворов полиэфируретанов/ Тезисы доклада на конференции "Прогрессивные полимерные материалы, технология их переработки и применение", Ростов —на-Дону, 14 — 17 ноября, 1995, 46.

растворов полиэфируретанов/ Ковшура А.Т., Вершинин В.Л.,