湖北水性涂料 科冠涂料在制造、施工、干燥、固化和成膜過程中向空氣中散發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)接近1000萬t，占排放總量的20％～25％，是僅次于汽車尾氣的 第二大大氣污染源，且溶劑排放到大氣中后，會造成光化學(xué)污染，形成溫室效應(yīng)[1，2]，對涂裝作業(yè)人員構(gòu)成了嚴(yán)重的健康威脅，同同時對施工環(huán)境有嚴(yán)重 的污染。由于水性涂料中以水替代部分或全部溶劑，VOC通常只有溶劑型涂料的10%～20%，所以采用水性涂料是降低VOC的有效的方法。但由于水性涂料施工工藝要求和溶劑型的涂料不同，再加上價格貴等諸多因素，在國內(nèi)還沒有形成以水性涂料為主的工業(yè)化涂裝。
目前水性涂料在國內(nèi)軌道車輛的應(yīng)用還沒有進(jìn)行廣泛的推廣，除用于減震降噪的阻尼涂料為水性涂料外，其余仍然是溶劑型涂料，水性工業(yè)涂料還具有極其廣泛的應(yīng)用前景。本文根據(jù)城軌地鐵轉(zhuǎn)向架涂裝過程中采用水性涂料涂裝體系的成功經(jīng)驗，系統(tǒng)分析了轉(zhuǎn)向架涂裝生產(chǎn)過程中水性涂料體系的選型、涂裝施工工藝、施工環(huán)境以及噴涂水性涂料中應(yīng)該注意的問題，為國內(nèi)軌道客車使用水性涂料體系涂裝提供參考依據(jù)。
1 水性涂料配套體系
現(xiàn)在普通鐵路客車轉(zhuǎn)向架用的涂裝體系一般為環(huán)氧底漆+聚氨酯面漆體系，動車組轉(zhuǎn)向架采用的環(huán)氧底漆+環(huán)氧厚漿漆面漆體系，城軌地鐵一般是沿用動車組轉(zhuǎn)向架 涂裝體系，或是根據(jù)轉(zhuǎn)向架的具體使用環(huán)境進(jìn)行改良的涂裝配套體系。結(jié)合地鐵轉(zhuǎn)向架在運(yùn)行過程中砂石等對涂層有一定的破壞，表面有水和大量灰塵附著，運(yùn)用條 件較為惡劣。底漆是直接與工件金屬底材相接觸，其附著力、耐水性、耐鹽霧性等對涂裝體系有至關(guān)重要的影響。水性底面合一漆是一種以PVDC和丙烯酸共聚乳 液加上防銹顏料、填料、表面活性劑和其他助劑制成的常溫干燥型水性涂料。綜合水性底面合一漆單組分、優(yōu)異的附著力、*的耐水性和耐鹽霧性、易于施工等特 點(diǎn)，選擇水性底面合一漆作為地鐵轉(zhuǎn)向架的水性涂裝體系的*道底漆。
面漆是直接與底漆相接觸的涂層，轉(zhuǎn)向架涂裝終展示出的效果也是通過面漆涂層體系。在選擇面漆涂層時，除了要求和底漆有*的配套性之外，還得要求面漆有 良好的耐侯性、耐沖擊性、耐鹽霧性，同時應(yīng)結(jié)合客戶的要求具有一定的裝飾和保護(hù)功能，比如光澤度、顏色等。另外面漆的具體的施工工藝也要方便，涂層干燥 快、有一定的光澤度，能夠是涂層*保持良好外觀。本次地鐵轉(zhuǎn)向架選用水性丙烯酸罩光漆作為面漆，水性底面合一漆具有良好的配套性。它是一種以丙烯酸乳液 和聚氨脂分散體為基料的單組份水性涂料，兼具聚氨酯成膜后的優(yōu)異韌性和丙烯酸的剛性的優(yōu)點(diǎn)，特別表現(xiàn)在可在較低的溫度下成膜，又有較好的涂膜硬度。
本研究結(jié)合城軌地鐵轉(zhuǎn)向架的運(yùn)行環(huán)境及氣候條件，同時借鑒溶劑型涂料體系在鐵路客車上的涂裝工藝，利用現(xiàn)有的涂裝工藝設(shè)施，進(jìn)行水性涂料配套體系選擇，選定水性底面合一漆+水性丙烯酸罩光漆。
2 涂裝工藝
2.1 涂裝施工工藝流程
水性涂料涂裝工藝流程為：
表面處理→油漆線上線→噴漆前防護(hù)與底材清潔→噴涂水性底面合一漆→流平→干燥固化→打磨→漆膜檢查與缺陷處理→整體噴涂罩光漆→流平→干燥固化→涂層檢查并處理缺陷→撤除防護(hù)→油漆線下線→提檢、交驗。
2.2 涂裝技術(shù)要求
3. 水性涂料的具體施工特點(diǎn)
3.1 表面處理
涂裝前采用拋丸的方式對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行表面處理，目的一是為了去除工件表面的銹蝕等雜質(zhì)，使金屬裸露在表面，二是為了獲得一定的粗糙度，保證涂層與金屬表面間具備足夠的結(jié)合力以達(dá)到好的防護(hù)效果[3]。
本文結(jié)合碳鋼車、動車組以及城軌地鐵轉(zhuǎn)向架拋丸處理方式，對此項目的地鐵轉(zhuǎn)向架也采用拋丸處理。通過城軌地鐵轉(zhuǎn)向架表面處理驗證證明：選用 0.6mm～0.8mm鑄鋼丸進(jìn)行拋丸處理，使用羅斯勒軌道懸掛式拋丸機(jī)對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行拋丸，拋丸段工件傳送拋丸速度1m/min，拋丸后構(gòu)架表面呈現(xiàn) 金屬本色，沒有氧化皮、浮銹、油污以及其他疏松的附著物，表面清潔度達(dá)到GB/T8923中規(guī)定的Sa2.5級，表面粗糙度值為Ra6.3μm- 12.5μm，能夠保證水性底面合一漆與基材間的良好附著力，如圖1所示。圖1為構(gòu)架拋丸后的表面狀態(tài)，使用TR200手持式表面粗糙度儀對拋丸后構(gòu)架的 表面粗糙度進(jìn)行測量，從圖1中可以看出，構(gòu)架的表面粗糙度為Ra9.81μm。
3.2 施工環(huán)境
施工環(huán)境直接影響水性涂料的噴涂質(zhì)量。在噴漆室中噴涂水性涂料時，水由于變成水蒸氣能夠使溶劑膨脹1244倍，造成噴漆室中的濕度驟然升高，當(dāng)噴漆室中的 濕度達(dá)到90％時噴涂在工件上的涂膜會往下流淌[4]。所以，噴涂水性涂料時合理的控制噴漆室的濕度很重要，溫度也要保證在使漆膜不發(fā)生流淌和流掛合理范 圍。經(jīng)試驗驗證表明，當(dāng)環(huán)境溫度大于32℃時，水性底面合一漆的表干速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水的揮發(fā)速度，未及時揮發(fā)的水被暫時封閉于漆膜中，導(dǎo)致針孔現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng) 環(huán)境溫度低于15℃時，反應(yīng)溫度小于涂料的玻璃化溫度，漆膜出現(xiàn)交聯(lián)不*或失光等現(xiàn)象。
夏天濕度比較高，濕度能達(dá)到70%，濕度高，水分不容易揮發(fā)，表面成膜后把水分·在漆膜里，造成水與基材接觸，有返銹的情況發(fā)生。所以在夏天噴涂時應(yīng)注意調(diào)漆時加入水的量要減少三分之一，以免發(fā)生返銹的現(xiàn)象，影響防腐能力。
綜上水性涂料的河南水性工業(yè)漆施工環(huán)境溫度為18～32℃，允許相對濕度為35％～70％，為了保證水性涂料施工中的溫度和濕度，以及施工過程中的清潔度，所有水性 涂料的噴涂的都應(yīng)在噴漆室內(nèi)進(jìn)行。噴漆室采用上送下吸式送風(fēng)系統(tǒng)，在噴涂過程中可以有效抑制漆霧的飛散，通過二級過濾可保證進(jìn)風(fēng)的清潔度。
3.3 噴涂水性底面合一漆
噴涂水性涂料所需用的空氣噴槍與溶劑型涂料相同，在使用之前需使用去離子水進(jìn)行洗槍，加入適量的去離子水進(jìn)行攪拌，使油漆均勻一致，粘度為 25s～40s（涂-4杯），噴槍壓力控制在0.5 MPa，使用空氣噴槍噴涂5～6遍水性底面合一漆，每遍漆膜厚度控制在20～40µm，一次成膜的厚度·高不能超過60µm，漆膜一次厚度過厚容易造成漆 膜開裂；每遍噴涂之間間隔時間不低于10min，一般為15min，漆膜厚度控制在100µm～160µm。
3.4 噴涂水性罩光漆
轉(zhuǎn)向架涂裝·終展示出的效果是通過面漆涂層的質(zhì)量來體現(xiàn)的。根據(jù)現(xiàn)有的噴涂工藝設(shè)備，調(diào)配面漆時加入1%-2%慢干稀釋劑進(jìn)行攪拌均勻，然后加入適量的去 離子水（0～10%）進(jìn)行攪拌，使油漆均勻一致，粘度為25s～40s（涂-4杯），噴槍壓力控制在0.5MPa。用空氣噴槍噴涂一道面漆，面漆漆膜厚度 控制在20µm～40µm，·終漆膜總厚度為120µm～200µm。構(gòu)架上面噴涂完成后，開啟升降裝置升起構(gòu)架，噴涂下表面。面漆噴涂均勻一致，沒有流 墜、氣孔，沒有漏噴部位。
4. 結(jié)語
通過水性涂料體系在地鐵轉(zhuǎn)向架上的應(yīng)用總結(jié)得出以下結(jié)論：
（1） 涂裝前的表面處理相對要求嚴(yán)格，處理后的表面沒有氧化皮、浮銹、油污以及其他疏松的附著物，表面清潔度達(dá)到GB/T8923中規(guī)定的Sa2.5級，表面粗糙度值為Ra6.3μm-12.5μm，能夠保證水性底面合一漆與基材間的良好附著力。
（2）施工環(huán)境直接影響水性涂料的噴涂質(zhì)量，水性涂料河南水性工業(yè)漆施工環(huán)境溫度為18～32℃，允許相對濕度為35％～70％。
（3）水性涂料具有良好的工藝施工性，不需要調(diào)配，可直接噴涂，流掛性·，單遍噴涂的河南水性工業(yè)漆厚度為20～40µm，不流墜，觸變性好，噴涂所需壓力低；自干速度快，重涂間隔短，可大大縮短施工周期。
（4）水性涂料干燥一般采用自然干燥，若需烘干，烘干的溫度不得高于40℃。
（5）水性涂料涂膜的保護(hù)性和裝飾性與溶劑型涂料相當(dāng)。
該水性涂料具有優(yōu)良的環(huán)保性能，整個噴涂作業(yè)中沒有溶劑參與，且涂料本身采用無毒無害的環(huán)保材料，因此，對施工人員以及工作環(huán)境沒有任何危害和污染。
目前，環(huán)保問題已引起社會各界的重視，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日趨完善，相信在不久的將來，在國內(nèi)客車、機(jī)車、城市軌道車輛以及高速動車組中的涂裝體系定會開始廣泛使用水性涂料一，涂料水性化定是大勢所趨。
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