水基涂料吸潮特性研究

張聚輝，耿建華，楊恒遠

（濰柴重機股份有限公司，山東濰坊 261001）

水基涂料吸潮特性研究

張聚輝，耿建華，楊恒遠

（濰柴重機股份有限公司，山東濰坊 261001）

針對氣缸體專用水基涂料在浸涂烘干后，隨著放置時間的變化，對涂料層產(chǎn)生吸潮現(xiàn)象的規(guī)律進行統(tǒng)計分析，從而得出該種水基涂料烘干后合理的放置時間，制定出符合實際生產(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，無毒、無臭、安全，樹脂不會過燒，涂層品質(zhì)高（流平性及涂層厚度好）等優(yōu)點在鑄造生產(chǎn)中有普遍應(yīng)用[1]。由于水基涂料以水性基團作為載體，因此在刷涂或浸涂后必須經(jīng)過烘烤，使其殘留水分達標后方可用于鑄造生產(chǎn)中。不僅如此，水基涂料在烘干后，如果長時間放置不用，則涂料層會逐漸吸收空氣中水分，從而出現(xiàn)涂料層吸潮問題，而在實際生產(chǎn)控制中，普遍采取經(jīng)驗性的方法對水基涂料烘干后的可使用時間進行模糊控制，既缺少對水基烘干后吸潮特性數(shù)據(jù)分析，又不利于實際生產(chǎn)控制，從而對鑄件品質(zhì)問題帶來隱患。

我公司某高速機氣缸體鑄造生產(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)，所以對水套芯的使用品質(zhì)控制要求非常高。在實際生產(chǎn)控制時，單單依靠“當天烘干當天使用”的經(jīng)驗來判定水套芯烘干后的使用品質(zhì)已經(jīng)無法滿足品質(zhì)控制要求。

1 實驗方案

選用我公司使用的某高速機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式烘干窯進行烘干，其烘干工藝參數(shù)和烘干后涂料層殘留水分控制標準如表2。

表1 水基涂料浸涂工藝參數(shù)

表2 烘干工藝參數(shù)

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

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

圖1 水套芯檢測分區(qū)簡圖

水基涂料層殘留水分檢測方法。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，對涂料試樣進行稱量，從而計算得出水基涂料層殘留水分含量。

2 實驗數(shù)據(jù)采集

按照實驗方案，在生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境溫度為25℃~35 ℃，相對濕度為60%~80%的生產(chǎn)條件下進行數(shù)據(jù)采集，最終統(tǒng)計得到水基涂料烘干后涂料層殘留水分檢測數(shù)值隨放置時間而變化實驗檢測數(shù)據(jù)，詳見表3。

3 實驗數(shù)據(jù)分析

得到實驗數(shù)據(jù)后，首先使用Minitab數(shù)據(jù)分析軟件[2]對實驗數(shù)據(jù)進行了正態(tài)性分析，從分析結(jié)果（圖2）上看，P=0.186＞0.05，即說明有證據(jù)顯示實驗所收集的數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

表 3 實驗檢測數(shù)據(jù)

圖2 實驗數(shù)據(jù)正態(tài)性分析

然后，對實驗數(shù)據(jù)進行方差分析，從圖3中可以看出實驗數(shù)據(jù)殘差無異常，即說明有證據(jù)表明實驗數(shù)據(jù)滿足模型要求。

從圖4的實驗數(shù)據(jù)單因子方差分析可以看出P=0.000＜0.05，說明有足夠證據(jù)證明在不同的放置時間條件下，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間存在相互關(guān)系。

圖4 實驗數(shù)據(jù)單因子方差分析

進一步從圖5實驗數(shù)據(jù)的單值圖中同樣可以看出，殘留水分含量與放置時間之間存在一定的函數(shù)關(guān)系。

圖5 實驗數(shù)據(jù)單值圖

最后，對實驗數(shù)據(jù)進行回歸擬合分析，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%以下的標準，可以利用回歸擬合公式計算得出水套芯烘干后最長放置時間不應(yīng)超過2小時。

4 結(jié)論

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

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

[1] 中國機械工程學(xué)會鑄造分會編.鑄造手冊-造型材料[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2] 馬逢時,周暐,劉傳冰.六西格瑪管理統(tǒng)計指南-MINITAB使用指導(dǎo)[M].北京：中國人民大學(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: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.