水性涂料在轨道车辆上的应用

点击次数:   更新时间:2020-06-09 05:49     作者:传奇棋牌网站

  近年来,国内高铁、地铁、轻轨等轨道车辆得到了大规模发展,在轨道交通车辆领域,目前绝大部分使用溶剂型涂料进行涂装。每年轨道车辆新造和翻新对溶剂型涂料需求都达到上万t,向大气中排放大量的溶剂。而传统溶剂型涂料在生产和使用过程中所释放的有机挥发性物质(VOC)产生的污染,已经成为一个重大污染源,对大气造成了极大污染,破坏了生态环境。随着国家对环保的日益重视,无论国内还是国外,破解涂料生产和使用过程中的VOC污染排放问题已经迫在眉睫。

  2014年4月24日,史上最严的《环境保护法》正式发布。2015年1月26日,国家又发布《关于对电池、涂料征收消费税的通知》,通知自2015年2月1日起,对电池、涂料征收4%的消费税,但对施工状态下VOC含量低于420g/L(含)的涂料免征消费税。可以看出,国家法律法规在环保领域越来越苛刻,涂料行业作为产生VOC污染的重点行业之一,只有走一条能耗低、污染小、效益高、可持续新型道路才能在未来有所突破。而水性涂料作为一种环保低VOC的新型涂料,它的应用越来越具有巨大的优势,在轨道交通车辆领域尤其如此。

  目前,国内轨道交通车辆使用水性涂料体系涂装的工艺尚不完善,本文通过对水性和溶剂型涂料的区别对比、水性涂料施工喷涂、水性涂料的施工参数和轨道车辆水性涂料的应用实例来探讨水性涂料在轨交车辆的应用。

  作为轨道车辆涂料,需满足GB/T27630—2011《乘用车内空气质量评价指南》要求,见图1和表1。

  由图1可知,水性涂料能减少VOC排放达80%以上,不仅远低于溶剂型涂料,也能满足车内空气质量要求。可以说水性涂料在轨道车辆上替代常规溶剂型涂料具有很大的优势。

  水性涂料的稀释不像溶剂型涂料那样随着溶剂量的增加黏度不断降低,当水的添加量达到一个临界点时黏度将不会继续降低,所以施工人员必须按照作业指导书推荐的添加量进行稀释,保证最佳施工黏度,避免引起涂膜缺陷。

  通过上述对比,对水性涂料与溶剂型涂料施工的不同之处有了较为清晰的认识,“三分涂料,七分施工”,我们要摒弃以往溶剂型涂料施工的观念,严格控制水性涂料施工的参数和条件,才能得到好的涂膜外观。

  目前轨道车辆的涂层体系主要有两种:一种是“底漆+中涂+面漆”的三层体系,另外一种是“底漆+中涂+色漆+清漆”的四层体系。本文主要是以“水性环氧底漆+水性聚氨酯中涂漆+水性聚氨酯面漆”的三层体系为例来进行论述,见图2。

  

  与溶剂型涂料相比,水性涂料的涂装前处理要求苛刻。由于涂料附着在基材表面,主要依靠涂料的极性分子和基材的极性分子之间的相互吸引。铝合金车体喷砂处理后,提高了基材表面粗糙度和比表面积,还为涂层附着提供了合适的表面形状,增加了机械啮合作用,有利于提高附着力。但是表面太过粗糙,也会带来不利影响,不仅容易降低涂膜厚度,还会在粗糙处截留空气,造成涂膜起泡、脱落。所以基材的粗糙度直接影响涂层和底材的附着力和涂膜厚度分布。故建议选用24~40目钢砂进行喷砂,粗糙度控制范围为6.5~20.0μm。

  水性涂料的稀释剂为水,与溶剂型涂料相比,两者的施工工艺存在着很大的差异,由于水的自身表面张力较大,润湿性较差而导致水性漆易出现流挂、缩孔现象;且水的蒸发热较高,相同条件下,水的挥发需要更长时间。故水性涂料的施工对环境的要求比溶剂型涂料苛刻。

  可以说施工环境直接影响涂装质量,我们推荐水性涂料的施工喷漆室最佳温度为20~26℃,最佳相对湿度为60%~75%。允许温度为18~32℃,允许相对湿度35%~75%,为保证涂装施工的温度、湿度、清洁度,所有喷涂均在喷漆房内进行。喷漆房采用调温调湿装置,可有效控制温湿度。施工环境需满足温度为18~32℃,相对湿度35%~75%,喷漆房风速0.5~1.0m/s。

  影响水性涂料干燥的三大外部因素:温度、湿度和空气流速。温度越高,湿度越小干燥越快。另喷漆室气流速度越快,水性涂料将干得越快。增加干燥设备和风机系统可用于对水性涂料加速干燥。但是禁止对工件局部强制加热(>60℃),因为会导致涂膜表面干燥过快和水的滞留。空气流速小,相对湿度的局部增加很容易造成涂膜弊病。

  水性涂料作为新型涂料,与通常的溶剂型涂料有很大的不同,故而在施工上有许多注意事项。

  1)水性涂料以水为稀释剂,故施工时必须对喷涂使用设备做防腐处理,如管道、设备和罐子,最好选用不锈钢和塑料材质;水性涂料和油性设备不能混用;用完后必须用去离子水清洗喷涂设备。

  2)水性涂料调配中,是用去离子水调节黏度,所以稀释时应注意观察水性涂料pH的变化。水性涂料出厂一般都会控制pH=6.5~7.5,显弱碱性,此为保证水性涂料的乳胶和最佳悬浮状态,以便得到较好的流平和涂膜效果。

  4)水性涂料的施工对湿度和温度要求较溶剂型涂料苛刻,故而应严格按照作业指导书规范施工。尤其在添加水性聚氨酯固化剂的时候要严格隔离水或含水的物质,防止固化剂与水反应失效。

  

  贝科集团于1865年成立于瑞典,经过百余年的不断发展,现在已经成为欧洲乃至全球最大的私营涂料集团,目前集团是卷材、工业和消费类电子产品涂料的领先供应商。在工业涂料领域,贝科拥有成熟的水性配套和应用,诸多产品如水性醇酸防腐漆、水性丙烯酸防腐漆、水性环氧防腐漆、水性聚氨酯漆等,大量应用于轨道交通车辆、汽车和工程机械领域。

  第一,施工适应性强。贝科的水性涂料可以自然干燥,也可以低温(60~80℃)烘干。目前成功的应用案例说明溶剂型生产工艺适当改造即可使用水性涂料。

  第二,使用了当前的最新涂料技术。目前市场上一般采用水性半光、亚光实色漆和溶剂型清漆罩光的配套工艺,本质上属于半水性化。贝科采用的技术包含高光泽面漆,从底漆、中涂、面(色)漆和清漆全部水性化。

  第三,施工较为简便。当前国外对水性涂料施工环境的温度、湿度有严格的要求。一般水性2K涂料,施工温度在(25±2)℃,相对湿度在50%~60%,而贝科的水性涂料系列产品在施工技术上取得了重大突破,在温度为10~35℃,相对湿度为20%~80%的条件下都能施工。

  随着人们环保意识的提高,国家法律法规在环境保护上的力度逐步加大。国内轨道交通车辆行业也需要跟上时代的步伐,朝着节能、环境友好、低碳涂装的趋势发展。具有环保、低碳、节能等特点的水性涂料有了巨大的发挥空间。但是由于水性涂料和以往溶剂型涂料的巨大差异,给施工单位和操作人员带来了巨大的挑战。

  本文从水性涂料的现状着手,介绍了水性涂料的特点、水性涂料和溶剂型涂料的工艺差别、水性涂料的施工工艺和应用实例,并对水性涂料在轨交车辆上的应用做了一些探讨,以期望水性涂料在轨交车辆领域得到更大的拓展和应用。

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