水性漆在低地板車輛涂裝線的運用

■ 戴惠新 方振衛

戴惠新：南車南京浦鎮車輛有限公司，高級工程師，江蘇南京，210031

方振衛：南車南京浦鎮車輛有限公司，助理工程師，江蘇南京，210031

我國城市軌道交通建設迅猛，預計至2016年總建設里程為2 500 km，因此需要配屬的車輛約1萬輛。目前使用的溶劑型涂料中有機溶劑的排放是僅次于汽車尾氣的全球第二大大氣污染源，且溶劑排到大氣中后，會造成光化學污染，形成溫室效應。目前低地板車輛上使用的溶劑型涂料在涂裝過程中產生大量VOC，致使作業環境惡劣，危害操作者身體健康，施工場所易燃易爆，同時會對周邊環境造成影響。在環保日漸重視的今天，水性漆在低地板車輛上的使用是大勢所趨。

1 低地板車輛介紹

低地板車輛為100%低地板設計結構。車輛寬2.65 m，雙向有軌低地板車輛包括5個模塊，至少56個座椅和2個多功能區，并且有4扇單頁門和8扇雙頁門。車體結構主體顏色種類是4種，油漆材料類型是水性漆（見圖1）。

圖1 水性漆涂裝外觀

2 低地板車輛水性漆施工工藝

2.1 工藝流程（見圖2）

2.2 水性漆作業方法

2.2.1 前處理

（1）除油清洗。因為水性漆是以水作為溶劑的涂裝材料，而金屬基材面不可避免地會有許多油漬、銹蝕物，根據相似相容原理，這些油漬的存在會嚴重影響涂層的附著力，甚至涂層無法覆蓋到金屬表面；而金屬表面涂刷的防護涂層通常是靠涂料分子與金屬表面極性基團之間的范德華力相互吸引，以及基料、顏料與金屬鐵之間的化學反應，使涂層緊密覆蓋，達到保護金屬的目的。因此，涂裝前，表面處理應盡可能除去雜質，使金屬裸露在表面。

（2）打砂處理。車體噴砂處理后，提高了基材表面的粗糙度和表面積，隨著粗糙度和表面積的增大，涂層與基材表面的基礎面積成倍增加，界面間的引力也增大，還為涂層附著力提供了機械齒合作用，有利于提高涂層附著力；涂層在固化中會產生較大的內應力，粗糙度的存在可以有效消除涂層中的應力集中，防止涂層開裂；同時表面粗糙度的存在有助于消除流掛現象，對于垂直涂裝的表面作用尤為明顯，但表面過于粗糙也會帶來不利影響。與光滑表面相比，使用相同的涂料量，其涂層厚度降低，尤其在波峰處，涂層厚度往往不足，造成涂層破壞。此外，粗糙度過大還會在涂裝時截留空氣，造成涂層起泡、脫落，實踐證明粗糙度為6.3~12.5μm是較合適的生產工藝。

圖2 低地板水性漆施工工藝流程

2.2.2 水性環氧底漆噴涂

（1）參照溶劑型現有工藝，底漆每道工序間隔24 h，要求水性環氧底漆不改變生產效率；

（2）底漆采用高壓無氣噴涂施工，分2次噴涂達到要求厚度，濕碰濕工藝，每次間隔20~30 min；

（3）底漆涂裝完成后可以進行烘烤，烘烤溫度約60 ℃，要求漆膜具有良好的外觀，要求“15~25 ℃，24 h；25 ℃以上，18 h”后用P120目砂紙打磨，打磨性好。

2.2.3 膩子刮涂

參照溶劑型現有工藝，膩子每道工序間隔4 h，要求膩子無縮孔。

2.2.4 水性聚氨酯中涂、面漆噴涂

（1）參照溶劑型現有工藝，面漆每道工序間隔24 h，要求水性聚氨酯漆不改變生產效率；

（2）面漆采用高壓無氣噴涂施工，分2次噴涂達到要求厚度，濕碰濕工藝，每次間隔20~30 min；

（3）面漆涂裝完成后可以進行烘烤，烘烤溫度約70 ℃，要求漆膜具有良好的外觀。

3 水性漆的優缺點

3.1 使用水性漆的優勢

水性漆用水作溶劑，具有環保、安全、簡便、節能四大特征，通過試制，認為在低地板車輛使用水性漆有以下幾個優勢：

（1）水性漆不含有害溶劑和重金屬，不會危害員工健康；

（2）水性漆以去離子水作溶劑，施工后工具也可用水清洗，大大減少有機溶劑的消耗，節省大量石油資源，同時施工時由于VOC排放量低，改善了操作員工的作業環境條件，降低了對大氣污染 ；

（3）水性漆以水作溶劑，施工時消除了火災危險，運輸、儲存的安全隱患也較低；

（4）水性漆對鋁合金或碳鋼材質城軌車輛車體表面適應性好，涂層附著力強；

（5）水性漆漆膜均勻、平整，流平性好，城軌車輛車體焊縫、棱角、棱邊部位都能涂上一定厚度的漆膜，提高了車體的防腐性能。

3.2 使用水性漆的問題

（1）水性漆成本較高；

（2）水性漆施工時溫度、相對濕度要求較為苛刻，需要增加空調調整溫濕度，增加能耗；

（3）水的揮發受環境影響大，溫度低、濕度大嚴重影響漆膜干燥速度；

（4）水的揮發速率慢，噴涂時揮發較少，容易流掛；

（5）水的表面張力高，對基材潤濕差容易產生縮孔；

（6）可使用時間短，且超過可使用時間水性漆就不可以再用；

（7）溫度低于0 ℃時，水會結冰，且不可逆，水性漆只能報廢；

（8）水性漆對抗強機械作用力的分散穩定性差，調配油漆攪拌時需注意；

（9）水性環氧底漆烘烤時間較長；

（10）車輛維護時，修補區域油漆接口不好處理；

（11）施工后廢水的處理困難。

4 水性漆免中涂工藝的優勢

4.1 節能減排，降低運行成本

節能環保是世界發展的主題。世界各國車輛制造企業投入大量資金進行研究，不斷改善工藝設備，提升工藝水平。這些企業對車輛涂裝過程的耗能和污染更加重視，并且都在組織各方面資源，不斷研發，在涂裝工藝方面已取得很大進展。通過優化和簡化涂裝工藝，達到節能減排和降低運行成本的目的。免中涂工藝的實施及推廣是逐漸實現車輛涂裝節能減排的重要措施之一。

4.2 免中涂工藝經濟性及VOC排放性能

免中涂工藝的實施，設備成本降低約15%，人工成本降低約10%，能源成本降低約8%，生產效率提高約30%，總成本比較約降低15%；VOC減排約30%。

4.3 免中涂工藝的應用情況

免中涂工藝在英國牛津寶馬工廠有應用實例。目前國內的奇瑞汽車、上海通用五菱汽車和煙臺工廠均進行了評估。在車輛涂裝中采用免中涂涂裝工藝，經濟性、環保和節能效果明顯。該工藝除具有保證面漆漆膜的特性外，還完全符合涂膜質量要求，是實現車輛涂裝節能減排的重要措施之一，在涂裝生產工藝中值得推廣與應用。

5 水性漆最新設備要求

（1）風速。所有噴漆室都有送排風系統，一般是頂部送風，底部抽風。這樣不但凈化了噴漆室的環境，也保證了涂裝產品質量，同時也避免了操作者吸入更多的漆霧而危害健康。一般來說噴漆室內的風速在0.4~0.5 m/s比較好。

（2）照度。在涂裝車間，對照度要求最高的工位就是噴漆工位和檢查工位。對于噴漆車間，噴漆室的照度要求為800 lx。

（3）潔凈度。噴漆工序和烘干工序對于潔凈度的要求非常高。粒徑大于5μm的粉塵混入漆膜，都會造成肉眼可視的缺陷。

（4）自動化。噴涂機器人對于涂裝的連續化生產有著至關重要的作用，同時也對勞動者的勞動環境和勞動強度有著明顯的改善。工人不用每天承受高污染的空氣進行作業，大大降低了工人患上職業病的幾率。

（5）循環風系統。新風量降低約47%，可以增效，降低成本。

（6）烘干后強冷。可以提高生產效率，保證生產節拍。

6 水性漆涂裝的清潔生產

6.1 涂裝清潔生產的內涵

在工藝、產品、服務中持續的應用整合、預防環境策略，增加生態效益和減少對于人類、環境的危害及風險，是一種創新思想。該思想是將整體預防的環境戰略持續用于生產過程、產品和服務中心，以提高生態效率，并減少對人類及環境的風險。對生產過程而言，要求節約原材料和能源，淘汰有毒原材料，減少、降低所有廢棄物的數量和毒性；對產品而言，要求減少從原材料獲取到產品最終的生命周期的不利影響；對服務而言，要求將環境因素納入設計和所提供的服務之中。

6.2 清潔生產謀求達到的目的

通過資源的綜合利用、短缺資源的代用、二次能源的利用，以及節能、降耗、節水，合理利用自然資源，緩解資源耗竭。減少廢物和污染物的排放，促進工業產品的生產、消耗過程與環境相融，降低工業活動對人類和環境的風險。

7 結束語

結合生產實際情況，說明水性漆噴涂的工藝流程。通過低地板項目涂裝生產線的試制過程，分析水性漆的運用，對城軌公司后續項目的涂裝過程使用水性漆具有指導和借鑒意義。隨著環保意識的不斷增強，水性漆將會越來越受到青睞，同時其應用也將會更加普及，水性漆施工工藝將進一步得到改進和提升。