1、水性涂料配套體系

 

       現在普通鐵路客車轉向架用的涂裝體系一般為環氧底漆+聚氨酯面漆體系，動車組轉向架采用的環氧底漆+環氧厚漿漆面漆體系，城軌地鐵一般是沿用動車組轉向架涂裝體系，或是根據轉向架的具體使用環境進行改良的涂裝配套體系。結合地鐵轉向架在運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，運用條件較為惡劣。

 

       一般來說，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、優異的附著力、極好的耐水性和耐鹽霧性、易于施工等特點，選擇水性底面合一漆作為地鐵轉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，轉向架涂裝最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，同時應結合客戶的要求具有一定的裝飾和保護功能，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，能夠是涂層長期保持良好外觀。本次地鐵轉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異韌性和丙烯酸的剛性的優點，特別表現在可在較低的溫度下成膜，又有較好的涂膜硬度。

 

       本研究結合城軌地鐵轉向架的運行環境及氣候條件，同時借鑒溶劑型涂料體系在鐵路客車上的涂裝工藝，利用現有的涂裝工藝設施，進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：

 

         表面處理→油漆線上線→噴漆前防護與底材清潔→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→油漆線下線→提檢、交驗。

 

         2.2涂裝技術要求

 

        水性涂料涂裝過程中的主要技術要求如表1所示

 

工序

技術要求

項目

參數

表面處理

表面粗糙度

6.3µm～12.5µm

表面清潔度

Sa2.5級（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

 

    3.1表面處理

 

    涂裝前采用拋丸的方式對轉向架構架進行表面處理，目的一是為了去除工件表面的銹蝕等雜質，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合力以達到好的防護效果[3]。

 

    本文結合碳鋼車、動車組以及城軌地鐵轉向架拋丸處理方式，對此項目的地鐵轉向架也采用拋丸處理。通過城軌地鐵轉向架表面處理驗證證明：選用0.6mm～0.8mm鑄鋼丸進行拋丸處理，使用羅斯勒軌道懸掛式拋丸機對轉向架構架進行拋丸，拋丸段工件傳送拋丸速度1m/min，拋丸后構架表面呈現金屬本色，沒有氧化皮、浮銹、油污以及其他疏松的附著物，表面清潔度達到GB/T8923中規定的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為構架拋丸后的表面狀態，使用TR200手持式表面粗糙度儀對拋丸后構架的表面粗糙度進行測量，從圖1中可以看出，構架的表面粗糙度為Ra9.81μm。

 

    3.2施工環境

 

    施工環境直接影響水性涂料的噴涂質量。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，當噴漆室中的濕度達到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生流淌和流掛合理范圍。經試驗驗證表明，當環境溫度大于32℃時，水性底面合一漆的表干速度遠遠大于水的揮發速度，未及時揮發的水被暫時封閉于漆膜中，導致針孔現象發生；當環境溫度低于15℃時，反應溫度小于涂料的玻璃化溫度，漆膜出現交聯不完全或失光等現象。

 

    夏天濕度比較高，濕度能達到70%，濕度高，水分不容易揮發，表面成膜后把水分封鎖在漆膜里，造成水與基材接觸，有返銹的情況發生。所以在夏天噴涂時應注意調漆時加入水的量要減少三分之一，以免發生返銹的現象，影響防腐能力。

 

    綜上水性涂料的最佳施工環境溫度為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在噴漆室內進行。噴漆室采用上送下吸式送風系統，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風的清潔度。

 

    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行洗槍，加入適量的去離子水進行攪拌，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

 

    轉向架涂裝最終展示出的效果是通過面漆涂層的質量來體現的。根據現有的噴涂工藝設備，調配面漆時加入1%-2%慢干稀釋劑進行攪拌均勻，然后加入適量的去離子水（0～10%）進行攪拌，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。構架上面噴涂完成后，開啟升降裝置升起構架，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、結語

 

    通過水性涂料體系在地鐵轉向架上的應用總結得出以下結論：

 

    （1）涂裝前的表面處理相對要求嚴格，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，表面清潔度達到GB/T8923中規定的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）施工環境直接影響水性涂料的噴涂質量，水性涂料最佳施工環境溫度為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性和裝飾性與溶劑型涂料相當。

 

    該水性涂料具有優良的環保性能，整個噴涂作業中沒有溶劑參與，且涂料本身采用無毒無害的環保材料，因此，對施工人員以及工作環境沒有任何危害和污染。

 

    目前，環保問題已引起社會各界的重視，隨著經濟的發展和環境保護法規的日趨完善，相信在不久的將來，在國內客車、機車、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。