水基涂料吸潮特性研究

張聚輝，耿建華，楊恒遠(yuǎn)

（濰柴重機(jī)股份有限公司，山東濰坊 261001）

水基涂料吸潮特性研究

張聚輝，耿建華，楊恒遠(yuǎn)

（濰柴重機(jī)股份有限公司，山東濰坊 261001）

針對(duì)氣缸體專用水基涂料在浸涂烘干后，隨著放置時(shí)間的變化，對(duì)涂料層產(chǎn)生吸潮現(xiàn)象的規(guī)律進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而得出該種水基涂料烘干后合理的放置時(shí)間，制定出符合實(shí)際生產(chǎn)要求的工藝參數(shù)。

水基涂料；吸潮；特性

0 前言

水基涂料以其成本低，無(wú)毒、無(wú)臭、安全，樹(shù)脂不會(huì)過(guò)燒，涂層品質(zhì)高（流平性及涂層厚度好）等優(yōu)點(diǎn)在鑄造生產(chǎn)中有普遍應(yīng)用[1]。由于水基涂料以水性基團(tuán)作為載體，因此在刷涂或浸涂后必須經(jīng)過(guò)烘烤，使其殘留水分達(dá)標(biāo)后方可用于鑄造生產(chǎn)中。不僅如此，水基涂料在烘干后，如果長(zhǎng)時(shí)間放置不用，則涂料層會(huì)逐漸吸收空氣中水分，從而出現(xiàn)涂料層吸潮問(wèn)題，而在實(shí)際生產(chǎn)控制中，普遍采取經(jīng)驗(yàn)性的方法對(duì)水基涂料烘干后的可使用時(shí)間進(jìn)行模糊控制，既缺少對(duì)水基烘干后吸潮特性數(shù)據(jù)分析，又不利于實(shí)際生產(chǎn)控制，從而對(duì)鑄件品質(zhì)問(wèn)題帶來(lái)隱患。

我公司某高速機(jī)氣缸體鑄造生產(chǎn)使用的水套芯即采用水基涂料浸涂工藝。因水套芯是氣缸體鑄件內(nèi)腔結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的、砂芯尺寸最為薄弱，并且鑄件內(nèi)腔清理難度最大的砂芯結(jié)構(gòu)，所以對(duì)水套芯的使用品質(zhì)控制要求非常高。在實(shí)際生產(chǎn)控制時(shí)，單單依靠“當(dāng)天烘干當(dāng)天使用”的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定水套芯烘干后的使用品質(zhì)已經(jīng)無(wú)法滿足品質(zhì)控制要求。

1 實(shí)驗(yàn)方案

選用我公司使用的某高速機(jī)氣缸體鑄件專用水基涂料，該水基涂料主要用于水套芯的浸涂，其浸涂工藝參數(shù)如表1，浸涂后的水套芯使用通過(guò)式烘干窯進(jìn)行烘干，其烘干工藝參數(shù)和烘干后涂料層殘留水分控制標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表1 水基涂料浸涂工藝參數(shù)

表2 烘干工藝參數(shù)

本次實(shí)驗(yàn)取樣操作方法。首先水套芯仍按工藝要求進(jìn)行浸涂和烘干操作，待烘干后隨機(jī)抽取一顆水套芯，將其分為四部分（圖1所示）陸續(xù)進(jìn)行取樣送檢，由型砂化驗(yàn)人員對(duì)水基涂料層殘留水分含量進(jìn)行檢測(cè)并記錄。

取樣時(shí)間設(shè)定。剛出烘干窯時(shí)為起始時(shí)間，立即取樣送檢，然后將水套芯其余部分放置在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)自然降溫，每隔1小時(shí)取樣一次進(jìn)行涂料層殘留水分含量檢測(cè)。

圖1 水套芯檢測(cè)分區(qū)簡(jiǎn)圖

水基涂料層殘留水分檢測(cè)方法。從砂芯表面刮取水基涂料層，并稱取涂料試樣50±0.1g，置于托盤內(nèi)，在溫度為105 ℃～110 ℃的SGS型紅外線烘干器內(nèi)烘干至恒重，然后將托盤與試樣置于干燥器內(nèi)，待冷卻至室溫時(shí)，對(duì)涂料試樣進(jìn)行稱量，從而計(jì)算得出水基涂料層殘留水分含量。

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集

按照實(shí)驗(yàn)方案，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度為25℃~35 ℃，相對(duì)濕度為60%~80%的生產(chǎn)條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，最終統(tǒng)計(jì)得到水基涂料烘干后涂料層殘留水分檢測(cè)數(shù)值隨放置時(shí)間而變化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表3。

3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)后，首先使用Minitab數(shù)據(jù)分析軟件[2]對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了正態(tài)性分析，從分析結(jié)果（圖2）上看，P=0.186＞0.05，即說(shuō)明有證據(jù)顯示實(shí)驗(yàn)所收集的數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

表 3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正態(tài)性分析

然后，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，從圖3中可以看出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)殘差無(wú)異常，即說(shuō)明有證據(jù)表明實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)滿足模型要求。

從圖4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)單因子方差分析可以看出P=0.000＜0.05，說(shuō)明有足夠證據(jù)證明在不同的放置時(shí)間條件下，水基涂料層殘留水分含量的均值是不相等的，即殘留水分含量與放置時(shí)間存在相互關(guān)系。

圖4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)單因子方差分析

進(jìn)一步從圖5實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的單值圖中同樣可以看出，殘留水分含量與放置時(shí)間之間存在一定的函數(shù)關(guān)系。

圖5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)單值圖

最后，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸擬合分析，從圖6回歸擬合線圖和圖7回歸擬合結(jié)果的數(shù)據(jù)分析中可以看出，P=0.000＜0.05，說(shuō)明有足夠證據(jù)證明采用立方模型很好的擬合了數(shù)據(jù)。

圖6 回歸擬合線圖

最終，得出水基涂料烘干后殘留水分含量與放置時(shí)間之間的最佳擬合公式為：

圖7 回歸擬合分析數(shù)據(jù)

根據(jù)我公司水基涂料烘干后殘留水分含量控制在0.3%以下的標(biāo)準(zhǔn)，可以利用回歸擬合公式計(jì)算得出水套芯烘干后最長(zhǎng)放置時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2小時(shí)。

4 結(jié)論

（1）水基涂料在烘干后自然降溫的過(guò)程中，涂料層吸潮速度存在先快后慢再快的趨勢(shì)。

（2）通過(guò)對(duì)水基涂料烘干后涂料層殘留水分隨放置時(shí)間的變化曲線可以計(jì)算出：水基涂料烘干后放置時(shí)間不應(yīng)超過(guò)2小時(shí)。

[1] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì)編.鑄造手冊(cè)-造型材料[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.

[2] 馬逢時(shí),周暐,劉傳冰.六西格瑪管理統(tǒng)計(jì)指南-MINITAB使用指導(dǎo)[M].北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2007.

Study on moisture absorption characteristics of water-based coating

ZHANG JuHui,GENG JianHua,YANG HengYuan
(Weichai heavy machinery Co.,Ltd.of Weichai Group,Weifang 261001,Shandong,China)

In this paper,a special water-based coating we used for cylinder block were studied after dip coating and drying.With the change of time, through the analysis of the law of absorbing moisture in the coating layer,the reasonable placing time of the water-based coating after drying was obtained, and the technological parameters which accord with the actual production requirements were worked out.

water-based coating; moisture absorption; characteristics

TG223；

A；

1006-9658（2017）02-0017-03

10.3969/j.issn.1006-9658.2017.02.006

2016-09-13

稿件編號(hào):1609-1522

張聚輝（1982—），男， 工程師 . 主要從事鑄造生產(chǎn)工藝管理及品質(zhì)控制工作.