水性工業(yè)涂料在軌道車輛上的應用

趙香國 陳瑋 岳書靜

摘要：結(jié)合水性涂料與軌道車輛的實際特點，對軌道車輛用水性涂料的體系選擇進行了分析，指出水性涂料的優(yōu)勢所在;探討軌道車輛用水性涂料的施工工藝;對未來水性工業(yè)涂料在軌道車輛中的應用進行展望，認為其所擁有的綠色環(huán)保優(yōu)勢極為突出，且其現(xiàn)有的施工困難也會隨著技術(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用是大勢所趨。

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用，契合了軌道交通行業(yè)綠色化、環(huán)保化發(fā)展的必然趨勢，是未來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)特點決定了其需要應用到大量的有機溶劑，這些有機溶劑本身就存在較大的毒性，一方面會增加施工現(xiàn)場的危險性，直接損害施工人員的身體健康，也是火災、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入大氣中，會造成嚴重的污染后果，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)，因此其涂裝過程中所產(chǎn)生的揮發(fā)性有機化合物總量較少，其特有的化學性質(zhì)使得在節(jié)能環(huán)保方面擁有著卓越的優(yōu)勢。

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最終的涂裝效果產(chǎn)生著基礎性的影響。因此，在對底漆涂料體系進行選擇的過程中，應當對不通水性涂料進行對比，比較判斷的標準應當是附著力、防腐性等要素，同時，考慮到水性涂料涂裝施工中通常膩子層是調(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、膩子層附著良好的材料。水性環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中含有醚鍵、羥基以及活性環(huán)氧基等強極性基團，這些基團的存在使環(huán)氧樹脂分子與相鄰界面產(chǎn)生電磁吸附或化學鍵。綜合水性環(huán)氧樹脂優(yōu)異的附著力、耐化學品腐蝕以及耐水性等特點，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)，中涂漆的應用，可以有效提高涂裝對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，達到良好的涂裝表現(xiàn)。一般來貨，在選擇水性工業(yè)涂料應用于軌道車輛涂裝施工時，應當優(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，同時又要考慮到軌道車輛運轉(zhuǎn)過程中所接觸到的復雜性，為軌道車輛提供保護作用。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，且應當達到涂膜干燥快、保光保色好的要求，以維護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法充分滿足軌道車輛的現(xiàn)實需求，而采用水性聚氨酯涂料則可以有效解決這一問題，其在配漆穩(wěn)定性、低溫成膜性等方面具有突出的優(yōu)勢，制備與施工過程相對便捷，且本身具有硬度高、柔韌性好、附著力高、抗黃變性的優(yōu)勢，這也與軌道車輛裝飾與保護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，最佳溫度應當控制在20-26℃之間，最佳食度為60-75%左右，為了達到這一目標，通常應當對噴漆室內(nèi)的送風裝置增設相應的溫濕調(diào)節(jié)配件，通過有效的人工干預營造最佳的施工環(huán)境。同時，在噴涂過程中應當保證施工環(huán)境的獨立性，最大程度排除外界因素對施工的干擾，全程必須在裝配有上送下吸式送風系統(tǒng)的噴漆房中完成，保證進風清潔度，盡可能降低空氣中雜質(zhì)對于涂裝質(zhì)量產(chǎn)生的影響。

2.2 表面處理

對于水性材料來說，將其噴涂在基材表面并保持長期的涂裝效果，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的基本邏輯。因此，在涂裝之前需要對基材進行噴砂處理，是一項關(guān)鍵性的工作。噴砂處理可以從有效提升表面的粗糙程度，并在客觀上擴展原有的基材表面積，使得其吸引作用能相應遞增，提升涂裝效果的持續(xù)性;同時，噴砂處理后所營造的表面粗糙度，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，這一方法在應用到大面積垂直涂裝的表面施工時，往往具有更為突出的效果。當然，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，與相應的光滑表面相比存在明顯的劣勢，在波峰處這種現(xiàn)象更為明顯，這也就意味著涂裝可能無法滿足基本的厚度要求，也降低了其使用年限，造成后續(xù)的維護浪費;同時，如果粗糙度過高，那么在進行涂裝施工時往往會對空氣產(chǎn)生截留效果，外在雜質(zhì)的引入會增加涂層質(zhì)量的不確定性，使得其出現(xiàn)氣泡、脫落的情況。通常來說，選用24～40目棕剛玉進行噴砂處理，粗糙度范圍控制在6.5～20 μm，則可以達到較為適宜的表面粗糙度目標。

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，采用高壓無氣噴涂工藝，噴涂壓力：48∶1;噴涂黏度DIN6號杯（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號杯（20 ℃）：25～40 s;噴嘴型號：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用展望

軌道車輛用水性涂料在實踐中展現(xiàn)出了較為顯著的優(yōu)勢，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，同時其毒性與燃燒煙密度均達到了BS6853的要求，擁有傳統(tǒng)材料無法比擬的防火性能，這也使得其在提升軌道車輛涂裝安全性方面貢獻著重要作用。2011年，新加坡C151A型地鐵正式投放以來，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用中，對于施工環(huán)境具有較為嚴苛的要求，且其施工流程的控制內(nèi)容較為復雜，但是總體而言其所擁有的的節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)勢使得其在軌道車輛涂裝中具有極高的應用價值。且必須注意到的是，當前水性工業(yè)涂料在軌道車輛中的應用歷程并不長，相關(guān)的技術(shù)體系尚未完全成熟，但是已經(jīng)可以達到較為突出的涂裝效果，因此隨著施工的持續(xù)擴展，以及工藝、環(huán)境、設備等技術(shù)性條件的更新迭代，未來軌道車輛用水性涂料的施工難度也會有效降低，實現(xiàn)對多元化軌道車輛的全面覆蓋。

參考文獻

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