水性涂料在軌道客車行業(yè)的應用

    全球涂料網訊：
    孫劍爽（長春軌道客車股份有限公司，長春130062）

    摘要：從軌道客車涂裝功能性及水性涂料涂層設計、軌道車輛用水性涂料性能要求等角度分析了水性涂料與傳統(tǒng)溶劑型涂料的差異。同時結合在一種城鐵車上試用水性涂料存在的問題，分析了在軌道車輛上應用水性涂料的可行性。

    關鍵詞：水性涂料；軌道客車；涂層設計；性能要求

    0·引言

    隨著近年來高速動車組技術及城市軌道車輛技術的發(fā)展，我國已經是世界上最大的軌道車輛制造國之一，軌道客車的年產量已經突破10000輛大關。目前，我國軌道客車涂裝大多以溶劑型涂料為主，其中大量的VOC排放對環(huán)境造成的污染日趨嚴重。另外，溶劑型涂料中含有大量易揮發(fā)的有機溶劑，揮發(fā)出的有機廢氣通過呼吸直接作用于人體，對人體產生傷害。同時，溶劑型涂料在氣壓作用下形成的霧化粉塵顆粒物極易吸附在接觸者身上，是潛在的致癌物質。為了保護人類共同生存的環(huán)境，現今涂裝行業(yè)的發(fā)展趨勢是低公害、無公害化，傾向于使用環(huán)境友好型材料。

（日本“新干線”列車）

    隨著涂裝技術的不斷發(fā)展，涂裝材料也在不斷更新換代，水性涂料是在發(fā)展過程中涌現的新生代涂料系列產品。伴隨世界各國對VOC排放量要求降低的法律法規(guī)及標準的逐漸出臺，水性涂料勢必會替代或部分替代傳統(tǒng)溶劑型涂料，成為涂裝行業(yè)中必不可少的一員。我們有必要從涂層的設計、涂料的選用、涂料本身的性能及施工方法等方面進行深入研究和技術積累。

    1·軌道客車涂裝功能性分析及水性涂料涂層設計

    目前我國軌道車輛車體材質以鋁合金、不銹鋼、碳鋼為主。其中不銹鋼車體的軌道車輛主要采用拉絲鈍化技術，免涂裝；由于碳鋼車體車身較重，隨著新型鋁合金材料的大面積使用，其使用量也逐步減少。本文著重探討鋁合金車體應用水性涂料的問題。

    從車輛角度講，鋁合金車體在自然環(huán)境下沒有足夠的防腐蝕能力確保車輛車體全壽命周期不損傷，所以必須涂底漆進行防腐蝕處理。車體平整度要求為

    2mm/m，而車輛的表面裝飾效果較高，所以必須涂膩子。面漆涂層是為了實現裝飾性要求，是必不可少的。

    從水性涂料角度講，由于水性涂料的溶劑—水的表面能為72mN/m，溶劑型涂料的溶劑的表面能為25mN/m，所以水性涂料對于基材的潤濕效果較溶劑型涂料差很多，易形聚堆成“油滴”。目前最常見的鋁合金前處理方式有打磨、打砂、氧化等。其中提高水性涂料最有效的方式是通過打砂提高基材的比表面積，提高水性涂料與基材的機械結合力。其他2種處理方式不適宜噴涂水性涂料。

    對于面漆涂層，目前有2種常用的涂層，一種是實色面漆，一種是底色罩光漆體系。其中對于分色較少且規(guī)則的工業(yè)化設計，較宜采用實色面漆。而對于分色復雜、金屬色的較宜采用底色罩光漆體系。其中水性底色罩光體系還具有施工較易上光、分色方便、耐涂鴉、耐侯性能優(yōu)異的特點�；�于上述理論分析，設計出應用于鋁合金車體的水性涂料涂層結構，見表1。

    2·軌道車輛用水性涂料性能要求

    基于溶劑型涂料的使用經驗及水性涂料的特性，通過大量的常規(guī)性能試驗，總結出鋁合金車體用水性涂料性能要求，見表2。

    3·實際施工中遇到的問題

    基于前期的涂層結構設計及實驗室性能試驗，效果較為理想，我們在一種城鐵低地板車上應用水性涂料，其中有很多細節(jié)需要重視。

    3.1前處理

    俗話說：“三分涂料，七分涂裝”，而涂裝質量的好壞關鍵在于前處理，選取合適的前處理方式至關重要。由于水性涂料的表面能較溶劑型涂料低3倍以上，水性涂料在光滑的鋁合金金屬表面很難起到很好的“潤濕”效果，所以要求鋁合金基材必須進行打砂處理，Ra≥5μm。如果基材較薄不能打砂，則只能通過打磨處理，噴涂溶劑型環(huán)氧底漆。

    3.2涂料的攪拌

    由于水性涂料大多為水分散型，需要施加剪切力把主劑固化劑等物質充分混合。水性涂料配制過程中必須使用專用的攪拌器，遵從嚴格的混合方法（邊加入固化劑邊攪拌，然后再加入去離子水稀釋）進行操作。保證涂料成膜后性能不會衰減。

    3.3涂料的混合后可用時間

    水性涂料的混合后可用時間為2~4h不等（具體產品種類間有差異），必須嚴格控制混合后的適用時間，超過適用時間的涂料不能使用。超過適用時間的涂料外觀無明顯變化，一旦誤操作，使用超過適用時間的涂料，則會出現涂料脫落、不干、粉化等現象，對產品質量產生影響。

    3.4稀釋劑的使用

    水性涂料的主要稀釋劑是水（也有少數廠家在稀釋劑中加入助劑以提高某一方面的性能），水的選用至關重要，生產中常用的是去離子水，它去除了水中的陰陽離子，保證涂料在一個穩(wěn)定的液體介質中反應。

    同時一定要控制水的添加量，以調整黏度便于施工為宜，但是不宜添加過多，一般底漆的添加量為原漆的20%以下，中涂、面漆中的添加量為原漆的15%以下。添加稀釋劑過多會影響漆膜的干燥，產生缺陷。同時會影響主劑固化劑的交聯，影響成膜后的最終性能。

    3.5施工環(huán)境

    噴涂施工時需要較嚴格地控制環(huán)境條件，溫度18~30℃。相對濕度30%~80%，噴漆室內風速0.5m/s。實踐證明，保證上述條件可以更好地保證涂料功能（防腐、顏色、光澤）的實現。如果上述條件無法達到，施工中會出現很多問題，這些問題都是我們在日常生產中可以通過調整施工參數避免的。

    3.6涂層的強制性干燥

    由于需要配合車間連續(xù)性生產節(jié)拍，大多數噴涂完畢的涂層是需要強制性干燥的。需要注意的是，強制性干燥前我們需要閃干20~30min，再60℃烘烤2h。上述條件為最優(yōu)條件，一旦控制不好就容易出現縮孔、痱子等缺陷。

    3.7水性涂層的修補

    由于水的溶解性較差，所以水性涂料接口水必須使用弱有機溶劑，其溶解性不宜過強，太強會出現面漆不著色、花斑等問題。同時其溶解性也不宜太弱，溶解性不強會出現接口不溶的現象，影響外觀。

    3.8廢水的處理

    如果采用水旋式噴漆室，必須選用合適的漆霧凝絮劑，保證漆霧可以聚集懸浮于水池，便于打撈。在廢水處理的最后一步，必須進行酸堿中和，保證排除的污水符合環(huán)保要求。

    4·結語

    隨著工業(yè)的發(fā)展，人們越來越重視對環(huán)境有益的生產工藝。涂裝行業(yè)責無旁貸，必須朝著環(huán)境友好型涂裝的方向發(fā)展，這就要求我們涂裝人細致研究各種對環(huán)境有益的涂料。水性涂料剛剛起步，我們需要做的工作還有很多，必須在今后的工作中，不忘保護環(huán)境的初衷，保證產品質量、設計需求，綜合考慮多種復雜因素，把水性涂料開發(fā)工作做實。（來源：全球涂料網）（更多資訊請登錄：全球涂料網 http://srglobaltrade.com/）