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    密恩詩水性防腐塗料優勢明顯:可帶鏽施工、帶濕施工、帶漆施工、重塗性好修補方便、施工周期短。

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    水性塗料在地鐵轉向架上的應用

    2019-06-28 12:36:51

    0   引言

        塗料在製造、施工、幹燥、固化和成膜過程中向空氣中散發的揮發性有機化合物(VOC)接近1000萬t,占排放總量的20%~25%,是僅次於汽車尾氣的全球第二大大氣汙染源,且溶劑排放到大氣中後,會造成光化學汙染,形成溫室效應[1,2],對塗裝作業人員構成了嚴重的健康威脅,同同時對施工環境有嚴重的汙染。由於水性塗料中以水替代部分或全部溶劑,VOC通常隻有溶劑型塗料的10%~20%,所以采用水性塗料是降低VOC的最有效的方法。但由於水性塗料施工工藝要求和溶劑型的塗料不同,再加上價格貴等諸多因素,在國內還沒有形成以水性塗料為主的工業化塗裝。

        目前水性塗料在國內軌道車輛的應用還沒有進行廣泛的推廣,除用於減震降噪的阻尼塗料為水性塗料外,其餘仍然是溶劑型塗料,水性工業塗料還具有極其廣泛的應用前景。本文根據城軌地鐵轉向架塗裝過程中采用水性塗料塗裝體係的成功經驗,係統分析了轉向架塗裝生產過程中水性塗料體係的選型、塗裝施工工藝、施工環境以及噴塗水性塗料中應該注意的問題,為國內軌道客車使用水性塗料體係塗裝提供參考依據。

    1   水性塗料配套體係

        現在普通鐵路客車轉向架用的塗裝體係一般為環氧底漆+聚氨酯麵漆體係,動車組轉向架采用的環氧底漆+環氧厚漿漆麵漆體係,城軌地鐵一般是沿用動車組轉向架塗裝體係,或是根據轉向架的具體使用環境進行改良的塗裝配套體係。結合地鐵轉向架在運行過程中砂石等對塗層有一定的破壞,表麵有水和大量灰塵附著,運用條件較為惡劣。底漆是直接與工件金屬底材相接觸,其附著力、耐水性、耐鹽霧性等對塗裝體係有至關重要的影響。水性底麵合一漆是一種以PVDC和丙烯酸共聚乳液加上防鏽顏料、填料、表麵活性劑和其他助劑製成的常溫幹燥型水性塗料。綜合水性底麵合一漆單組分、優異的附著力、極好的耐水性和耐鹽霧性、易於施工等特點,選擇水性底麵合一漆作為地鐵轉向架的水性塗裝體係的第一道底漆。

        麵漆是直接與底漆相接觸的塗層,轉向架塗裝最終展示出的效果也是通過麵漆塗層體係。在選擇麵漆塗層時,除了要求和底漆有極好的配套性之外,還得要求麵漆有良好的耐侯性、耐衝擊性、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。另外麵漆的具體的施工工藝也要方便,塗層幹燥快、有一定的光澤度,能夠是塗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麵漆,水性底麵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塗料,兼具聚氨酯成膜後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,又有較好的塗膜硬度。

        本研究結合城軌地鐵轉向架的運行環境及氣候條件,同時借鑒溶劑型塗料體係在鐵路客車上的塗裝工藝,利用現有的塗裝工藝設施,進行水性塗料配套體係選擇,選定水性底麵合一漆+水性丙烯酸罩光漆。

    2   塗裝工藝

    2.1   塗裝施工工藝流程

    水性塗料塗裝工藝流程為:

    表麵處理→油漆線上線→噴漆前防護與底材清潔→噴塗水性底麵合一漆→流平→幹燥固化→打磨→漆膜檢查與缺陷處理→整體噴塗罩光漆→流平→幹燥固化→塗層檢查並處理缺陷→撤除防護→油漆線下線→提檢、交驗。

    2.2   塗裝技術要求

    3.   水性塗料的具體施工特點

    3.1   表麵處理

        塗裝前采用拋丸的方式對轉向架構架進行表麵處理,目的一是為了去除工件表麵的鏽蝕等雜質,使金屬裸露在表麵,二是為了獲得一定的粗糙度,保證塗層與金屬表麵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麵處理驗證證明: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,拋丸後構架表麵呈現金屬本色,沒有氧化皮、浮鏽、油汙以及其他疏鬆的附著物,表麵清潔度達到GB/T8923中規定的Sa2.5級,表麵粗糙度值為Ra6.3μm-12.5μm,能夠保證水性底麵合一漆與基材間的良好附著力,如圖1所示。圖1為構架拋丸後的表麵狀態,使用TR200手持式表麵粗糙度儀對拋丸後構架的表麵粗糙度進行測量,從圖1中可以看出,構架的表麵粗糙度為Ra9.81μm。

    3.2   施工環境

        施工環境直接影響水性塗料的噴塗質量。在噴漆室中噴塗水性塗料時,水由於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%時噴塗在工件上的塗膜會往下流淌[4]。所以,噴塗水性塗料時合理的控製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範圍。經試驗驗證表明,當環境溫度大於32℃時,水性底麵合一漆的表幹速度遠遠大於水的揮發速度,未及時揮發的水被暫時封閉於漆膜中,導致針孔現象發生;當環境溫度低於15℃時,反應溫度小於塗料的玻璃化溫度,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,表麵成膜後把水分封鎖在漆膜裏,造成水與基材接觸,有返鏽的情況發生。所以在夏天噴塗時應注意調漆時加入水的量要減少三分之一,以免發生返鏽的現象,影響防腐能力。

        綜上水性塗料的最佳施工環境溫度為18~32℃,允許相對濕度為35%~70%,為了保證水性塗料施工中的溫度和濕度,以及施工過程中的清潔度,所有水性塗料的噴塗的都應在噴漆室內進行。噴漆室采用上送下吸式送風係統,在噴塗過程中可以有效抑製漆霧的飛散,通過二級過濾可保證進風的清潔度。

    3.3   噴塗水性底麵合一漆

        噴塗水性塗料所需用的空氣噴槍與溶劑型塗料相同,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(塗-4杯),噴槍壓力控製在0.5 MPa,使用空氣噴槍噴塗5~6遍水性底麵合一漆,每遍漆膜厚度控製在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;每遍噴塗之間間隔時間不低於10min,一般為15min,漆膜厚度控製在100µm~160µm。

    3.4   噴塗水性罩光漆

        轉向架塗裝最終展示出的效果是通過麵漆塗層的質量來體現的。根據現有的噴塗工藝設備,調配麵漆時加入1%-2%慢幹稀釋劑進行攪拌均勻,然後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(塗-4杯),噴槍壓力控製在0.5MPa。用空氣噴槍噴塗一道麵漆,麵漆漆膜厚度控製在20µm~40µm,最終漆膜總厚度為120µm~200µm。構架上麵噴塗完成後,開啟升降裝置升起構架,噴塗下表麵。麵漆噴塗均勻一致,沒有流墜、氣孔,沒有漏噴部位。

    4.  結語

    通過水性塗料體係在地鐵轉向架上的應用總結得出以下結論:

    (1) 塗裝前的表麵處理相對要求嚴格,處理後的表麵沒有氧化皮、浮鏽、油汙以及其他疏鬆的附著物,表麵清潔度達到GB/T8923中規定的Sa2.5級,表麵粗糙度值為Ra6.3μm-12.5μm,能夠保證水性底麵合一漆與基材間的良好附著力。

    (2)施工環境直接影響水性塗料的噴塗質量,水性塗料最佳施工環境溫度為18~32℃,允許相對濕度為35%~70%。

    (3)水性塗料具有良好的工藝施工性,不需要調配,可直接噴塗,流掛性佳,單遍噴塗的最佳厚度為20~40µm,不流墜,觸變性好,噴塗所需壓力低;自幹速度快,重塗間隔短,可大大縮短施工周期。

    (4)水性塗料幹燥一般采用自然幹燥,若需烘幹,烘幹的溫度不得高於40℃。

    (5)水性塗料塗膜的保護性和裝飾性與溶劑型塗料相當。

        該水性塗料具有優良的環保性能,整個噴塗作業中沒有溶劑參與,且塗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汙染。

        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塗裝體係定會開始廣泛使用水性塗料一,塗料水性化定是大勢所趨。

    

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