鐵路貨車(chē)水性涂料技術(shù)研究及其應(yīng)用

陶加法 肖 艷 陳 強(qiáng) 陳文興 劉軍祥

(中車(chē)長(zhǎng)江車(chē)輛有限公司 湖北 武漢 430212)

0 引言

傳統(tǒng)溶劑型涂料中大量使用有機(jī)溶劑，涂料固化過(guò)程中，溶劑的揮發(fā)會(huì)對(duì)空氣環(huán)境造成污染，威脅到生產(chǎn)施工人員和周?chē)罕姷慕】?。傳統(tǒng)涂料中普遍使用的防銹顏料如紅丹、鉻黃等具有良好的防腐蝕效果，但是擴(kuò)散到環(huán)境中容易引起人體重金屬中毒。

根據(jù)國(guó)家《揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)污染防治技術(shù)政策》“鼓勵(lì)使用水性涂料、高固份涂料、粉末涂料、紫外光固化(UV)涂料等環(huán)保型涂料”的政策，以及國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)HJ 2537—2014 《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 水性涂料》的規(guī)定，研發(fā)和應(yīng)用低揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)、使用無(wú)毒環(huán)保防銹顏料的水性涂料是防腐涂料的發(fā)展方向。

1 工藝研究

1.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究

1.1.1水溶性底漆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

水溶性底漆的技術(shù)要求采用標(biāo)準(zhǔn)TJ/CL251.1《鐵路貨車(chē)用水溶性涂料技術(shù)條件(暫行)》，水溶性底漆與原各類(lèi)溶劑型底漆性能指標(biāo)的對(duì)比分析如表1所示。

從表1可以看出，在技術(shù)指標(biāo)上，鐵路貨車(chē)用水性底漆與鐵路貨車(chē)用溶劑型底漆的差異如下：

(1)水性底漆增加了VOC含量、杯突試驗(yàn)、耐熱性和凍融穩(wěn)定性4個(gè)技術(shù)指標(biāo)；

表1 水溶性底漆與溶劑型底漆的技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

(2)水性涂料須具有更好的干燥性能；

(3)水性底漆在彎曲試驗(yàn)中，彎曲度≤2 mm(45±5 μm)，比溶劑型底漆設(shè)定的技術(shù)要求嚴(yán)格；

(4)水性底漆在杯突試驗(yàn)中，突起≥5.0 mm，厚漿型醇酸底漆和環(huán)氧云鐵厚漿底漆沒(méi)有杯突試驗(yàn)；

(5)耐鹽霧性能方面，相同測(cè)試條件下，厚漿型醇酸底漆為500 h，水溶性底漆為720 h；

(6)流掛性能上，水性底漆設(shè)定的指標(biāo)為濕膜200 μm不流掛，厚漿型醇酸底漆和環(huán)氧云鐵厚漿底漆設(shè)定的濕膜125 μm不流掛；

(7)在環(huán)保要求上，水性底漆VOC含量不大于150 g/L，溶劑型底漆無(wú)規(guī)定(通常不小于500 g/L)。

1.1.2水溶性面漆技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

水溶性面漆的技術(shù)要求采用標(biāo)準(zhǔn)TJ/CL251.1《鐵路貨車(chē)用水溶性涂料技術(shù)條件(暫行)》，水溶性面漆與原溶劑型面漆性能指標(biāo)的對(duì)比分析如表2所示。

表2 鐵路貨車(chē)用水性面漆與厚漿型醇酸面漆技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表

從表2可以看出，鐵路貨車(chē)用水溶性面漆與厚漿型醇酸面漆在技術(shù)指標(biāo)上的差異有：

(1)水性面漆增加了VOC含量、杯突試驗(yàn)、耐沖擊性、耐熱性、凍融穩(wěn)定性和耐人工氣候加速老化6個(gè)技術(shù)指標(biāo)；

(2)水性涂料須具有更好的干燥性能；

(3)水性面漆在彎曲試驗(yàn)中，彎曲度≤2 mm(45 μm±5 μm)，溶劑型面漆在彎曲試驗(yàn)中，彎曲度≤4 mm；

(4)水性面漆須具有更好的耐水性；

(5)在流掛性能上，水性面漆設(shè)定的指標(biāo)為濕膜200 μm不流掛，厚漿型醇酸面漆濕膜125 μm不流掛；

(6)在環(huán)保要求上，水性面漆VOC含量≤150 g/L，溶劑型面漆無(wú)規(guī)定(通常不小于500 g/L)。

1.1.3技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究結(jié)論

根據(jù)上面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究和對(duì)比分析，鐵路貨車(chē)采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的水性涂料，其耐鹽霧(防腐能力)、耐人工氣候加速老化、耐流掛性、機(jī)械性能、耐水性等，相比在用的溶劑型涂料有所提高，水性涂料的技術(shù)性能符合鐵路貨車(chē)的使用要求。

1.2 施工工藝研究

1.2.1預(yù)處理工藝

研究表明：型鋼、板材預(yù)處理采用水性涂料時(shí)，其設(shè)備原理、噴涂方式，使用設(shè)備，均和采用溶劑型涂料的一致。但存在干燥速度上的差異，水性涂料干燥速度相對(duì)較慢，需增加烘干溫度和烘干時(shí)間?，F(xiàn)有預(yù)處理設(shè)備難以滿足以上要求，需進(jìn)行提溫改造，或增加噴涂前的預(yù)熱工序。

1.2.2整車(chē)和配件噴涂工藝

經(jīng)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)、工件試驗(yàn)和實(shí)物使用表明：整車(chē)和配件采用水性涂料時(shí)，噴涂設(shè)備(如調(diào)漆設(shè)備和噴槍規(guī)格型號(hào)等)、噴涂方式與溶劑型涂料基本一致，但因水性涂料以水作為稀釋劑，施工過(guò)程中受施工環(huán)境影響較大，在低溫或高濕(85%以上)的環(huán)境下噴涂水性涂料不易干燥，因此，在低溫、高濕環(huán)境下噴涂水性涂料時(shí)，相對(duì)于溶劑型涂料來(lái)說(shuō)，對(duì)預(yù)熱、熱風(fēng)循環(huán)和烘干等條件的要求更加嚴(yán)格，須配置預(yù)熱設(shè)備、熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)、烘干設(shè)備，且各設(shè)備必須處于良好運(yùn)行狀態(tài)。

1.2.3其他施工影響因素

(1)因水性涂料在0 ℃環(huán)境下容易結(jié)凍，所以水性涂料儲(chǔ)存條件比溶劑型涂料要求更加嚴(yán)格，存漆庫(kù)房需有供暖設(shè)備。

(2)在低溫環(huán)境下(0 ℃以下)施工時(shí)，噴漆管道里面的水性涂料容易受到低溫的影響而結(jié)凍，堵塞管道。

(3)水性涂料對(duì)表面清潔度，尤其是表面油污較為敏感，施工前表面污物去除不凈時(shí)，易導(dǎo)致涂膜缺陷。需要在施工前采取有效的表面處理。

1.3 環(huán)保和安全性分析

1.3.1環(huán)保性

水溶性涂料以水替代了有機(jī)溶劑，減少了大量的有機(jī)揮發(fā)物(VOC)。有機(jī)揮發(fā)物(VOC)含量可以達(dá)到國(guó)內(nèi)室內(nèi)裝修涂料的技術(shù)要求，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，可有效改善作業(yè)環(huán)境，保護(hù)作業(yè)人員身體健康。

1.3.2安全性

水溶性涂料以水為溶劑，消除了溶劑型涂料存在的不安全隱患，在生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、施工過(guò)程中不燃不爆、安全可靠。

2 推廣應(yīng)用

2.1 符合性設(shè)備改造

(1)檢修、恢復(fù)預(yù)熱室預(yù)熱功能，預(yù)熱室溫度恢復(fù)設(shè)計(jì)要求。

(2)檢修、恢復(fù)噴漆室(包括底漆噴漆室、面漆噴漆室)漆霧處理系統(tǒng)和廢氣處理裝置功能。其中：噴漆室冬季溫度低于12 ℃時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)熱風(fēng)加熱空氣調(diào)節(jié)室溫，室溫控制在12 ℃以上；廢氣處理裝置新增催化燃燒處理裝置。

(3)檢修、恢復(fù)烘干房烘干功能和廢氣處理功能。廢氣處理裝置恢復(fù)設(shè)計(jì)要求，烘干溫度恢復(fù)設(shè)計(jì)要求。

(4)配備涂料存貯室，集中存貯室(涂料庫(kù))室溫5 ℃以上；車(chē)間存貯室及調(diào)漆室內(nèi)設(shè)置冬季采暖設(shè)施，室溫控制在12 ℃以上。

(5)增加供水裝置，水性涂料調(diào)配用自來(lái)水使用前應(yīng)經(jīng)過(guò)濾處理，確保不含銹蝕、泥沙及其他粒徑20 μm以上的顆粒狀雜質(zhì)。

2.2 樣車(chē)試用

樣車(chē)按照表面清理→噴涂水性底漆→底漆烘干→噴涂水性面漆→面漆烘干→涂打標(biāo)記→交檢的工藝流程進(jìn)行施工作業(yè)，試用記錄如表3所示。

2.3 批量應(yīng)用

根據(jù)以上工藝研究成果和試用效果，開(kāi)展了批量應(yīng)用工作，完成了水性涂料全面代替溶劑型涂料的工作。批量應(yīng)用結(jié)果如圖1所示。

應(yīng)用表明：采用符合標(biāo)準(zhǔn)要求的水性涂料，同時(shí)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施進(jìn)行符合性改造，制定科學(xué)合理施工工藝，加強(qiáng)工藝管理和質(zhì)量管理，鐵路貨車(chē)采用水性涂料，車(chē)輛外觀質(zhì)量、防護(hù)性能均比原溶劑型油漆有明顯提高。

表3 車(chē)輛試用記錄表

圖1 水性底漆涂裝的鐵路貨車(chē)

2.4 廢氣檢測(cè)

對(duì)油漆線各排放口及噴漆室內(nèi)的廢氣進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果均遠(yuǎn)低于GB 16207—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放值。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)開(kāi)展水性涂料代替溶劑型油漆的技術(shù)研究和推廣應(yīng)用工作，提高了鐵路貨車(chē)的防護(hù)能力和外觀質(zhì)量，有效改善了涂裝作業(yè)的環(huán)保性和安全性。通過(guò)完成水性涂料性能分析、工藝研究、車(chē)輛應(yīng)用驗(yàn)證和批量應(yīng)用等工作，實(shí)現(xiàn)了鐵路貨車(chē)從整車(chē)涂裝到配件生產(chǎn)的水性涂料全面轉(zhuǎn)換，為中國(guó)中車(chē)的技術(shù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)，實(shí)現(xiàn)青山綠水、綠色中車(chē)的目標(biāo)，作出了積極的貢獻(xiàn)?！?/p>