正交試驗(yàn)法在發(fā)泡、噴涂工藝控制中的應(yīng)用

鄭健斌+朱波

摘 要：通過采用正交試驗(yàn)方法在噴涂及發(fā)泡工藝中的應(yīng)用實(shí)例，優(yōu)選了最佳工藝參數(shù)條件數(shù)據(jù)，從而提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：正交試驗(yàn)；化工工藝；工藝參數(shù)；發(fā)泡工藝

中圖分類號(hào)：TQ639.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.150

在電冰箱和空調(diào)器生產(chǎn)過程中，涉及多種化工工藝。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)新產(chǎn)品，經(jīng)常通過試驗(yàn)來優(yōu)化生產(chǎn)工藝。如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)，做到既能減少試驗(yàn)次數(shù)，縮短試驗(yàn)時(shí)間和降低盲目性，又能得到好的試驗(yàn)結(jié)果，是一個(gè)值得研究的課題。正交試驗(yàn)法是研究和處理多因素試驗(yàn)的一種科學(xué)方法，它在實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，利用排列整齊并規(guī)格化的正交表安排試驗(yàn)，包括2方面的內(nèi)容，即如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)、如何分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。正交表具有“均衡分散”的特點(diǎn)，可做到均衡抽樣，能通過少數(shù)的試驗(yàn)次數(shù)找到最優(yōu)或較優(yōu)的生產(chǎn)條件。這方法可以大量應(yīng)用于實(shí)際工作，大大地提高工作效率，我們利用正交試驗(yàn)法設(shè)計(jì)安排噴涂發(fā)泡工藝試驗(yàn)，優(yōu)化工藝參數(shù)，解決了許多工藝難題，起到了事半功倍的效果。

1 優(yōu)化低CFC發(fā)泡工藝參數(shù)

為了保護(hù)環(huán)境，我們生產(chǎn)的小冰箱采用低CFC發(fā)泡工藝（后因出口需要，已改用141b發(fā)泡工藝）。由于組合料中減少了75%的F11，增加了1倍用水量，物料黏度增大，導(dǎo)致與異氰酸酯在混合頭處混合困難，生成的泡沫與基材的黏結(jié)強(qiáng)度變差，泡沫易與基材脫離（離泡），影響了冰箱外觀質(zhì)量。為了消除這些缺陷，我們利用正交法優(yōu)選最佳發(fā)泡工藝條件，使冰箱箱體的輕度離泡率降至0.5%以下，泡沫導(dǎo)熱系數(shù)穩(wěn)定在20 mW/（m·K）左右，尺寸變化率小于0.8%，滿足出口冰箱質(zhì)量要求（本試驗(yàn)成果獲國家優(yōu)秀QC成果獎(jiǎng)）。從試驗(yàn)結(jié)果可知，該組合料的最佳發(fā)泡參數(shù)為模溫50 ℃、料溫23 ℃、灌注壓力為18 MPa、黑料與白料的質(zhì)量比例（mI/mp）為1.48，其中模溫對(duì)離泡率影響最大，必須嚴(yán)加控制。

2 優(yōu)化電鍍鋅和冷軋板混線處理工藝

為了提高空調(diào)室外機(jī)和窗機(jī)外殼的耐蝕性，我們采用電鍍鋅鋼板噴粉工藝，但同線生產(chǎn)的小冰箱采用冷軋板噴粉。由于2種鋼板表面的狀態(tài)不同，對(duì)涂裝前處理工藝的要求有較大的差異。電鍍鋅板不能用強(qiáng)堿清洗，磷化槽液中鐵離子濃度較低，如果工藝控制不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)脫脂不凈和磷化上膜不完全的情況，影響涂層的附著力。為了解決電鍍鋅板和冷軋板混線涂裝的問題，我們采用正交表L9（34）安排試驗(yàn)，優(yōu)選最佳的脫脂和磷化參數(shù)。選出的最佳脫脂參數(shù)組合為：堿度12點(diǎn)、溫度為60 ℃、時(shí)間為2.5 min，其中，脫脂時(shí)間是關(guān)鍵因素，可通過嚴(yán)格控制輸送鏈速度來保證。選出最佳的磷化參數(shù)為游離酸FA0.5點(diǎn)、總酸TA18點(diǎn)、促進(jìn)劑AC2.0點(diǎn)、溫度50 ℃，其中，影響最大的是總酸度。試驗(yàn)安排及試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析如表1和表2所示。我們將試驗(yàn)選出的脫脂、磷化最佳參數(shù)應(yīng)用于電冰箱和空調(diào)器混線涂裝生產(chǎn)。電鍍鋅鋼板與冷軋板脫脂和磷化效果良好，工件表面無離水掛珠，磷化上膜均勻連續(xù)，耐蝕性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，噴粉涂層附著力優(yōu)良。

3 交互影響

用熱鍍鋅板生產(chǎn)窗式空調(diào)器外殼，因鋅層較厚，百葉窗的邊角耐蝕性較好。但普通熱鍍鋅鈍化板不磷化直接噴粉，涂層有鋅花和隱約可見的條紋，外觀不理想。用經(jīng)過光整處理的熱鍍鋅板磷化噴粉，涂層附著力較差。其主要原因是熱鍍鋅板在加工過程中加入了0.15%～0.20%的鋁，磷化過程溶出的鋁離子在槽液中積累而使磷化液中毒，導(dǎo)致光整熱鍍鋅板磷化不上膜，噴粉后涂層附著力下降。磷化液中Cl-對(duì)磷化膜質(zhì)量和涂層附著力也有影響。為了了解雜質(zhì)離子的影響，我們確定了磷化噴粉參數(shù)，分別進(jìn)行了Al3+和Cl-的單因素試驗(yàn)，考察了30～210 ppm Al3+和50～500ppm Cl-對(duì)磷化膜質(zhì)量和涂層附著力的影響。

試驗(yàn)結(jié)果表明，Al3+>90 ppm時(shí)，磷化膜開始變粗；Al3+>180 ppm時(shí)磷化上膜不全；Al3+濃度達(dá)210 ppm時(shí)磷化不上膜。