1、水性涂料配套體系

 

       現(xiàn)在普通鐵路客車(chē)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(dòng)車(chē)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(dòng)車(chē)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(guò)程中砂石等對(duì)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。

 

       一般來(lái)說(shuō)，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(duì)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、極好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第一道底漆。

 

       面漆是直接與底漆相接觸的涂層，轉(zhuǎn)向架涂裝最終展示出的效果也是通過(guò)面漆涂層體系。在選擇面漆涂層時(shí)，除了要求和底漆有極好的配套性之外，還得要求面漆有良好的耐侯性、耐沖擊性、耐鹽霧性，同時(shí)應(yīng)結(jié)合客戶(hù)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，能夠是涂層長(zhǎng)期保持良好外觀。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(shí)借鑒溶劑型涂料體系在鐵路客車(chē)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包括以下幾點(diǎn)：

 

         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(yàn)。

 

         2.2涂裝技術(shù)要求

 

        水性涂料涂裝過(guò)程中的主要技術(shù)要求如表1所示

 

工序

技術(shù)要求

項(xiàng)目

參數(shù)

表面處理

表面粗糙度

6.3µm～12.5µm

表面清潔度

Sa2.5級(jí)（GB/T8923）

水性底面合一漆

膜厚

100µm～160µm

流平

30min

固化方式

室溫條件下自然干燥

水性丙烯酸罩光漆

膜厚

20µm～40µm

流平

30min

固化方式

室溫條件下自然干燥

    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(duì)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(chē)、動(dòng)車(chē)組以及城軌地鐵轉(zhuǎn)向架拋丸處理方式，對(duì)此項(xiàng)目的地鐵轉(zhuǎn)向架也采用拋丸處理。通過(guò)城軌地鐵轉(zhuǎn)向架表面處理驗(yàn)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(duì)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(méi)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(jí)，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(duì)拋丸后構(gòu)架的表面粗糙度進(jìn)行測(cè)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(shí)，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(shí)噴涂在工件上的涂膜會(huì)往下流淌[4]。所以，噴涂水性涂料時(shí)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(yàn)驗(yàn)證表明，當(dāng)環(huán)境溫度大于32℃時(shí)，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(shí)揮發(fā)的水被暫時(shí)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(shí)，反應(yīng)溫度小于涂料的玻璃化溫度，漆膜出現(xiàn)交聯(lián)不完全或失光等現(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)，表面成膜后把水分封鎖在漆膜里，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(shí)應(yīng)注意調(diào)漆時(shí)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。

 

    綜上水性涂料的最佳施工環(huán)境溫度為18～32℃，允許相對(duì)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(guò)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(guò)程中可以有效抑制漆霧的飛散，通過(guò)二級(jí)過(guò)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?zhuān)�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0.5MPa，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，一次成膜的厚度最高不能超過(guò)60µm，漆膜一次厚度過(guò)厚容易造成漆膜開(kāi)裂；每遍噴涂之間間隔時(shí)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)向架涂裝最終展示出的效果是通過(guò)面漆涂層的質(zhì)量來(lái)體現(xiàn)的。根據(jù)現(xiàn)有的噴涂工藝設(shè)備，調(diào)配面漆時(shí)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，最終漆膜總厚度為120µm～200µm。構(gòu)架上面噴涂完成后，開(kāi)啟升降裝置升起構(gòu)架，噴涂下表面。面漆噴涂均勻一致，沒(méi)有流墜、氣孔，沒(méi)有漏噴部位。

 

    4、結(jié)語(yǔ)

 

    通過(guò)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(duì)要求嚴(yán)格，處理后的表面沒(méi)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(jí)，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，水性涂料最佳施工環(huán)境溫度為18～32℃，允許相對(duì)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，流掛性佳，單遍噴涂的最佳厚度為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(gè)噴涂作業(yè)中沒(méi)有溶劑參與，且涂料本身采用無(wú)毒無(wú)害的環(huán)保材料，因此，對(duì)施工人員以及工作環(huán)境沒(méi)有任何危害和污染。

 

    目前，環(huán)保問(wèn)題已引起社會(huì)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(lái)，在國(guó)內(nèi)客車(chē)、機(jī)車(chē)、城市軌道車(chē)輛以及高速動(dòng)車(chē)組中的涂裝體系定會(huì)開(kāi)始廣泛使用水性涂料一，涂料水性化定是大勢(shì)所趨。