水性工業(yè)涂料在軌道車輛上的應(yīng)用

趙香國(guó) 陳瑋 岳書靜

摘要：結(jié)合水性涂料與軌道車輛的實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)軌道車輛用水性涂料的體系選擇進(jìn)行了分析，指出水性涂料的優(yōu)勢(shì)所在;探討軌道車輛用水性涂料的施工工藝;對(duì)未來(lái)水性工業(yè)涂料在軌道車輛中的應(yīng)用進(jìn)行展望，認(rèn)為其所擁有的綠色環(huán)保優(yōu)勢(shì)極為突出，且其現(xiàn)有的施工困難也會(huì)隨著技術(shù)發(fā)展而不斷克服，因此水性工業(yè)涂料在軌道車輛中的應(yīng)用是大勢(shì)所趨。

關(guān)鍵詞：水性涂料;軌道車輛;工藝

軌道車輛用水性涂料的應(yīng)用，契合了軌道交通行業(yè)綠色化、環(huán)?；l(fā)展的必然趨勢(shì)，是未來(lái)軌道車輛涂裝的基本選擇。就傳統(tǒng)的溶劑型涂料而言，其本身具有的性質(zhì)特點(diǎn)決定了其需要應(yīng)用到大量的有機(jī)溶劑，這些有機(jī)溶劑本身就存在較大的毒性，一方面會(huì)增加施工現(xiàn)場(chǎng)的危險(xiǎn)性，直接損害施工人員的身體健康，也是火災(zāi)、爆炸等惡劣事故出現(xiàn)的不安定因素;另一方面，這些溶劑一旦排放進(jìn)入大氣中，會(huì)造成嚴(yán)重的污染后果，與可持續(xù)發(fā)展的理念相互背離。水性涂料本身以水分散介質(zhì)，因此其涂裝過(guò)程中所產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物總量較少，其特有的化學(xué)性質(zhì)使得在節(jié)能環(huán)保方面擁有著卓越的優(yōu)勢(shì)。

1 軌道車輛用水性涂料體系選擇

1.1 底漆

在所有車輛的涂裝體系中，底漆都是涂裝施工的起始環(huán)節(jié)，其涂裝效果如何，直接影響著體系的整體質(zhì)量，特別是底漆的層間附著力與防腐能力更是對(duì)最終的涂裝效果產(chǎn)生著基礎(chǔ)性的影響。因此，在對(duì)底漆涂料體系進(jìn)行選擇的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)不通水性涂料進(jìn)行對(duì)比，比較判斷的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)當(dāng)是附著力、防腐性等要素，同時(shí)，考慮到水性涂料涂裝施工中通常膩?zhàn)訉邮钦{(diào)節(jié)平整度的主要方式，因此為了保證施工流程的有效對(duì)接以及施工效果的持久性，在底漆選擇中要有限選擇與基材、膩?zhàn)訉痈街己玫牟牧稀Ｋ原h(huán)氧樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中含有醚鍵、羥基以及活性環(huán)氧基等強(qiáng)極性基團(tuán)，這些基團(tuán)的存在使環(huán)氧樹(shù)脂分子與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學(xué)鍵。綜合水性環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)異的附著力、耐化學(xué)品腐蝕以及耐水性等特點(diǎn)，選擇以水性環(huán)氧涂料作為底漆。

1.2 中涂漆

中涂漆也是軌道用水性涂料體系中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，中涂漆的應(yīng)用，可以有效提高涂裝對(duì)象表面的平整度與光滑度，使得面漆涂層的豐滿度得以增強(qiáng)，達(dá)到良好的涂裝表現(xiàn)。一般來(lái)貨，在選擇水性工業(yè)涂料應(yīng)用于軌道車輛涂裝施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選擇水性聚氨酯材料，該材料通常通常由二異氰酸酯和多元醇經(jīng)聚加成反應(yīng)制成。鑒于異氰酸酯和多元醇種類的多樣性，得到的聚氨酯可以是從軟到硬、從脆到韌、從高彈性到有一定剛性的各種形態(tài)的產(chǎn)品，適用范圍廣闊。

1.3 面漆

在軌道車輛的涂裝體系中，面漆是最終體系，且面漆的涂裝效果是軌道車輛整體涂裝效果最為直觀的反映。面漆既要體現(xiàn)滿足軌道車輛的裝飾性需求，具有鮮明的顏色與質(zhì)感，同時(shí)又要考慮到軌道車輛運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中所接觸到的復(fù)雜性，為軌道車輛提供保護(hù)作用。因此，面漆材料必須具有較高的耐污染性、耐腐蝕性、耐老化性，且應(yīng)當(dāng)達(dá)到涂膜干燥快、保光保色好的要求，以維護(hù)軌道車輛涂層的持續(xù)性。傳統(tǒng)的環(huán)氧涂料耐久性較為薄弱，在紫外線照射后很容易降解粉化，因此其作為面漆材料顯然無(wú)法充分滿足軌道車輛的現(xiàn)實(shí)需求，而采用水性聚氨酯涂料則可以有效解決這一問(wèn)題，其在配漆穩(wěn)定性、低溫成膜性等方面具有突出的優(yōu)勢(shì)，制備與施工過(guò)程相對(duì)便捷，且本身具有硬度高、柔韌性好、附著力高、抗黃變性的優(yōu)勢(shì)，這也與軌道車輛裝飾與保護(hù)并舉的涂裝需求相互契合。

2 軌道車輛用水性涂料的施工工藝

2.1 施工環(huán)境要求

施工環(huán)境的差異可能直接轉(zhuǎn)化為最終涂裝效果的差異，水性涂料施工中，最佳溫度應(yīng)當(dāng)控制在20-26℃之間，最佳食度為60-75%左右，為了達(dá)到這一目標(biāo)，通常應(yīng)當(dāng)對(duì)噴漆室內(nèi)的送風(fēng)裝置增設(shè)相應(yīng)的溫濕調(diào)節(jié)配件，通過(guò)有效的人工干預(yù)營(yíng)造最佳的施工環(huán)境。同時(shí)，在噴涂過(guò)程中應(yīng)當(dāng)保證施工環(huán)境的獨(dú)立性，最大程度排除外界因素對(duì)施工的干擾，全程必須在裝配有上送下吸式送風(fēng)系統(tǒng)的噴漆房中完成，保證進(jìn)風(fēng)清潔度，盡可能降低空氣中雜質(zhì)對(duì)于涂裝質(zhì)量產(chǎn)生的影響。

2.2 表面處理

對(duì)于水性材料來(lái)說(shuō)，將其噴涂在基材表面并保持長(zhǎng)期的涂裝效果，所依托的基本原理是涂料中極性分子與基材表面分子間的相互作用，這也是表面處理施工工藝得以展開(kāi)的基本邏輯。因此，在涂裝之前需要對(duì)基材進(jìn)行噴砂處理，是一項(xiàng)關(guān)鍵性的工作。噴砂處理可以從有效提升表面的粗糙程度，并在客觀上擴(kuò)展原有的基材表面積，使得其吸引作用能相應(yīng)遞增，提升涂裝效果的持續(xù)性;同時(shí)，噴砂處理后所營(yíng)造的表面粗糙度，可以為部分涂料的質(zhì)量提供支撐，從而有效避免消除流掛等影響涂裝效果的情況，這一方法在應(yīng)用到大面積垂直涂裝的表面施工時(shí)，往往具有更為突出的效果。當(dāng)然，這并不意味著要一味地追求表面粗糙程度的提升，如果表面過(guò)度粗糙，那么在涂料量相同的情況下，涂裝粗糙表面所產(chǎn)生的涂層厚度，與相應(yīng)的光滑表面相比存在明顯的劣勢(shì)，在波峰處這種現(xiàn)象更為明顯，這也就意味著涂裝可能無(wú)法滿足基本的厚度要求，也降低了其使用年限，造成后續(xù)的維護(hù)浪費(fèi);同時(shí)，如果粗糙度過(guò)高，那么在進(jìn)行涂裝施工時(shí)往往會(huì)對(duì)空氣產(chǎn)生截留效果，外在雜質(zhì)的引入會(huì)增加涂層質(zhì)量的不確定性，使得其出現(xiàn)氣泡、脫落的情況。通常來(lái)說(shuō)，選用24～40目棕剛玉進(jìn)行噴砂處理，粗糙度范圍控制在6.5～20 μm，則可以達(dá)到較為適宜的表面粗糙度目標(biāo)。

2.3 底漆

根據(jù)底漆一次成膜厚、外觀要求低于面漆的特點(diǎn)，采用高壓無(wú)氣噴涂工藝，噴涂壓力：48∶1;噴涂黏度DIN6號(hào)杯（20 ℃）：60～80 s;槍嘴口徑：0.33～0.38 mm;空氣壓力：0.4～0.7 MPa。底漆噴涂結(jié)束后，需要在漆房通風(fēng)環(huán)境下干燥1 h以上，待漆面表干（漆面用手觸不發(fā)黏）后，60 ℃烘干7 h，干膜厚度40～80 μm。

2.4 中涂漆

中涂漆采用空氣輔助霧化高壓噴涂工藝，噴涂壓力：30∶1;噴涂黏度DIN6號(hào)杯（20 ℃）：25～40 s;噴嘴型號(hào)：413或者415;空氣壓力：0.4～0.7 MPa。中涂噴涂結(jié)束后，需要在漆房通風(fēng)環(huán)境下干燥2 h以上，然后在15 ℃以上干燥16 h以上，干膜厚度40～60 μm。

2.5 面漆

面漆對(duì)施工工藝和環(huán)境要求較高，采用“濕碰濕”兩遍空氣噴涂工藝，環(huán)境溫度和濕度要求：15～25 ℃、30%～75%;噴涂黏度DIN 6號(hào)杯（20 ℃）：20～25 s;噴嘴口徑：1.3 mm;空氣壓力：0.4～0.7 MPa。面漆噴涂結(jié)束后，需要在漆房通風(fēng)環(huán)境下干燥2 h以 上，然后在15 ℃以上干燥16 h以上，干膜厚度30～60 μm。

3 水性工業(yè)涂料在軌道車輛中的應(yīng)用展望

軌道車輛用水性涂料在實(shí)踐中展現(xiàn)出了較為顯著的優(yōu)勢(shì)，其本身構(gòu)成中不含有游離TDI等有毒重金屬，這契合了現(xiàn)代軌道車輛綠色環(huán)保的發(fā)展方向，同時(shí)其毒性與燃燒煙密度均達(dá)到了BS6853的要求，擁有傳統(tǒng)材料無(wú)法比擬的防火性能，這也使得其在提升軌道車輛涂裝安全性方面貢獻(xiàn)著重要作用。2011年，新加坡C151A型地鐵正式投放以來(lái)，其所使用的水性涂裝材料已經(jīng)贏得了車組人員的一致肯定。

雖然水性工業(yè)工業(yè)涂料在軌道車輛的應(yīng)用中，對(duì)于施工環(huán)境具有較為嚴(yán)苛的要求，且其施工流程的控制內(nèi)容較為復(fù)雜，但是總體而言其所擁有的的節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)使得其在軌道車輛涂裝中具有極高的應(yīng)用價(jià)值。且必須注意到的是，當(dāng)前水性工業(yè)涂料在軌道車輛中的應(yīng)用歷程并不長(zhǎng)，相關(guān)的技術(shù)體系尚未完全成熟，但是已經(jīng)可以達(dá)到較為突出的涂裝效果，因此隨著施工的持續(xù)擴(kuò)展，以及工藝、環(huán)境、設(shè)備等技術(shù)性條件的更新迭代，未來(lái)軌道車輛用水性涂料的施工難度也會(huì)有效降低，實(shí)現(xiàn)對(duì)多元化軌道車輛的全面覆蓋。

參考文獻(xiàn)

[1]歐陽(yáng)曉東，張理，于峰. 水性涂料在軌道車輛上的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代涂料與涂裝，2015，18（12）：7-10.