近年來伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城軌車輛的需求也快速增長。據(jù)市場部門統(tǒng)計，公司近3年城軌車輛生產(chǎn)數(shù)量超過5 000輛，涂裝產(chǎn)能的不斷提升對環(huán)保的壓力與日俱增。為此中國中車為應(yīng)對生態(tài)環(huán)境保護(hù)的嚴(yán)峻形勢，打好污染防治攻堅戰(zhàn)，要求城軌車輛生產(chǎn)過程中必須提升涂裝環(huán)保性，嚴(yán)格控制VOC的排放。

水性漆以水為稀釋劑，不含苯及苯的衍生物類等有機(jī)溶劑，具有良好的延展性、透氣性、耐老化性、不易開裂脫落，對環(huán)境非常友好。其在軌道車輛上的使用能從涂裝生產(chǎn)前端減少涂料中的溶劑含量，是VOC減排的重要手段，有利于城軌車輛環(huán)保性的提升。在涂裝生產(chǎn)中用水性漆全面替代目前普遍使用的溶劑型涂料，可以減少石油能源資源浪費(fèi)，降低資源消耗和環(huán)境污染，解決了危害產(chǎn)業(yè)工人及周邊群眾身體健康的負(fù)面影響問題，以提升公司的核心競爭力，是公司制造能力提升的一種表現(xiàn)。本文詳細(xì)介紹了軌道車輛涂裝使用水性漆的施工工藝、涂層結(jié)構(gòu)和漆膜性能要求，系統(tǒng)分析了水性漆的特點(diǎn)、生產(chǎn)過程中遇到的問題及解決措施。

一、城軌車輛水性漆介紹

1.1水性漆涂層結(jié)構(gòu)

城軌車輛涂裝涂層分為水性環(huán)氧底漆、水性漆配套聚酯膩子、水性聚氨酯中涂漆和水性聚氨酯面漆，車輛主體面漆顏色有3種；如圖1所示。

圖1城軌車輛涂裝涂層示意圖

城軌車輛涂裝的工藝流程如圖2所示。

圖2城軌車輛涂裝工藝流程示意圖

1.1.1水性環(huán)氧底漆

水性環(huán)氧底漆作為涂裝體系的第一層，直接與基材相連接，其附著力和防腐能力對整個涂層的性能和質(zhì)量影響較大。因此水性環(huán)氧底漆需具備優(yōu)良的附著力、優(yōu)異的耐化學(xué)品、防腐蝕性、良好的打磨性等。水性環(huán)氧底漆施工時按質(zhì)量比5:1（基料：固化劑）配制，混合均勻后，分次加入去離子水，調(diào)整黏度至30～50 s（T-4 杯），采取濕碰濕噴涂工藝噴涂兩道，層間間隔10～20 in。噴涂完成后在室溫下流平0.5 ，再在60 ℃條件下烘烤2 h。漆膜干燥后，控制底漆干膜厚度40～80 μm。

1.1.2水性聚酯膩子

打磨底漆層后，按質(zhì)量比100:2（基料：固化劑）配制水性聚酯膩子，涂刮3~4遍。膩子干燥后，經(jīng)打磨后的車體表面應(yīng)無刀痕、針孔等缺陷，控制膩子膜厚不超過3 mm。

1.1.3水性聚氨酯中涂漆

水性聚氨酯中涂漆的主要作用是提高車體外觀的美觀性，修補(bǔ)膩子層的缺陷以及提高涂層的耐候性。水性聚氨酯中涂漆施工時先用180目砂紙打磨膩子層，然后按質(zhì)量比6:1（基料：固化劑）配制，混合均勻后，分次加入去離子水，調(diào)整黏度至20～30 s（T-4 杯），采取濕碰濕噴涂工藝噴涂兩道，層間間隔10～20 min。噴涂完成后在室溫下流平0.5 h，再在60 ℃條件下烘烤2 h。漆膜干燥后，控制涂層膜厚80～3160μm，光澤度(60°）50%~60%。

1.1.4水性聚氨酯面漆

根據(jù)城軌車輛運(yùn)用的特點(diǎn)，水性聚氨酯面漆具備可低溫固化、高外觀性、高硬度及良好的耐老化性能和耐溶劑性能。噴涂水性聚氨酯面漆時先用240目砂紙打磨中涂漆層，然后按質(zhì)量比5:2（基料：固化劑）配制，混合均勻后，分次加入去離子水，調(diào)整黏度至18～25 s（T-4 杯），采取濕碰濕噴涂工藝噴涂兩道，層間間隔10～20 min。噴涂完成后在室溫下流平0.5 h，再在60℃條件下烘烤2 h。漆膜干燥后，控制涂層膜厚120～3240 μm，光澤度(20°）≥80%；涂裝完成的城軌車輛外觀如圖3所示。

圖3城軌車輛水性漆外觀

1.2水性漆涂層性能要求

基于噴涂溶劑型油漆的城軌車輛應(yīng)用經(jīng)驗，結(jié)合水性漆在城軌車輛上使用情況，城軌車輛用水性漆性能要求見表1。

表1 城軌車輛用水性漆性能要求及檢驗方法

1.3涂裝流水線使用水性漆改造項點(diǎn)

涂裝流水線原先溶劑型油漆的配置不能滿足水性漆的施工要求，需要對涂裝流水線進(jìn)行改造。

1.3.1水性漆的運(yùn)輸和儲存

水性漆的儲存周期比溶劑型短的多，通常只有6個月，在使用過程中需做好“先進(jìn)先出”；而且水性漆的冰點(diǎn)比過去使用的溶劑型油漆高的多，凍融穩(wěn)定性也差，一旦結(jié)冰，水性漆就會失效，且過程是不可逆的。涂裝流水線在水性漆的運(yùn)輸和儲存時增加供暖設(shè)備，保證環(huán)境溫度≥15 ℃。

1.3.2涂裝流水線的設(shè)備

（1）水是腐蝕介質(zhì)，涂裝流水線的設(shè)備容器和輸送管路需改造為不銹鋼材質(zhì)的；

（2）由于水性漆的施工受溫濕度影響較大，水性漆干燥需要涂裝流水線噴、烘漆房具有強(qiáng)制干燥功能和恒溫恒濕功能，以保證水性漆的涂裝質(zhì)量和漆膜外觀；

（3）水性漆導(dǎo)電，無法采用傳統(tǒng)的靜電噴涂方式，涂裝流水線需配置水性靜電噴涂設(shè)備。

二、城軌車輛涂裝使用水性漆的必要性

國家各級環(huán)保部門對環(huán)境評價的要求不斷提高，隨著2017年初中共江蘇省委、江蘇省人民政府印發(fā)《“兩減六治三提升”專項行動方案》（蘇發(fā)［2016］47號）通知，其中明確提出治理揮發(fā)性有機(jī)物污染，要求2018年1月1日起交通工具制造業(yè)全面使用水性、高固體份、無溶劑型等低VOCs含量的涂料替代原有的溶劑型涂料”。

為滿足相關(guān)環(huán)保要求，城軌車輛涂裝使用水性漆生產(chǎn)。采用水性漆后，降低VOCs效果明顯，施工狀態(tài)下VOC含量由目前溶劑型油漆的550 g/L下降到150 g/L，大大降低涂裝流水線施工過程中VOC的排放。

2.1水性漆性能同樣優(yōu)越

水性漆參照溶劑型油漆的標(biāo)準(zhǔn)檢測，具有與溶劑型油漆一致的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕抗老化性、裝飾性及附著力、彎曲等綜合性能。

2.2水性漆更加環(huán)保

水性漆的使用有利于涂裝流水線廢氣排放符合日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。

2.3水性漆更加安全

水性漆以水為溶劑,相對于溶劑型油漆而言,不僅減少了能源的消耗,還可以降低火災(zāi)危險,提高了職工職業(yè)健康水平,確保施工人員的身體健康。

2.4水性漆清洗成本低

城軌車輛涂裝后，噴涂設(shè)備的清洗是一項麻煩又必不可少的工作。溶劑型涂料的噴涂設(shè)備需要用大量有機(jī)溶劑清洗，成本較高且污染較大；水性漆的噴涂設(shè)備可以直接用水清洗，成本低，更環(huán)保。

2.5車體表面美觀性

水性漆對鋁合金材質(zhì)城軌車輛車體表面適應(yīng)性好，涂層附著力強(qiáng)；車體焊縫、棱角部位都能涂上一定厚度的漆膜，提高了車體的防腐性能且漆膜均勻、平整，流平性好，漆膜整體外觀比溶劑型漆好。

三、城軌車輛水性漆涂裝問題和解決方法

目前，水性漆在軌道車輛涂裝生產(chǎn)中已使用了一段時間，由于其揮發(fā)速率較低、表面張力較大，潤濕性較差，蒸發(fā)熱、熱容值較大的物化特性，在生產(chǎn)過程中仍出現(xiàn)了潤濕不好、霧化差、流平不好、流掛等缺陷，影響了城軌車輛涂裝的施工和質(zhì)量。因此除了提升水性漆產(chǎn)品質(zhì)量外，還需在軌道車輛涂裝生產(chǎn)施工過程中，嚴(yán)格把控水性漆的施工參數(shù)。

3.1前處理對城軌車輛涂層的影響

水性漆以水為溶劑，其表面能為72 mN/m，溶劑型漆的溶劑的表面能為25 mN/m，所以水性漆對于基材的潤濕效果較溶劑型涂料差很多。因此水性漆在城軌車輛光滑的鋁合金表面很難起到很好的“潤濕”效果，而且前處理后車體表面如果粘有油脂類等雜質(zhì),涂層有可能出現(xiàn)漆膜縮孔的現(xiàn)象。所以城軌車輛車體必須進(jìn)行打砂處理，使涂層與車體表面形成良好的附著力。選用40目的棕剛玉作為噴砂磨料，去除基材表面所有雜質(zhì)，達(dá)到粗糙度6.3≤Ra≤12.5，基材表面清潔度Sa2.5。

3.2水性漆調(diào)配對城軌車輛涂層的影響

水性漆觸變性大，極易受剪切力的影響。水性漆在調(diào)配過程中攪拌速度過大會影響其性能，甚至發(fā)生變性導(dǎo)致城軌車輛涂層失效。因此，需要嚴(yán)格控制氣動攪拌器攪拌的速度，邊加入固化劑邊攪拌，待攪拌均勻后再加入去離子水稀釋。根據(jù)城軌車輛項目開始前產(chǎn)品驗證的情況控制水的添加量，同時參考黏度杯（T-4）進(jìn)行定量，根據(jù)城軌車輛涂層質(zhì)量情況不斷調(diào)整加水量來保證水性漆涂層性能不會衰減。

3.3水性漆適用期對城軌車輛涂層的影響

水性漆基料和固化劑兩組分配置好后，除了體系中的多元醇與異氰酸酯的反應(yīng)外，不可避免體系中的水和異氰酸酯也同時發(fā)生反應(yīng)。隨著時間延長，異氰酸根被無效消耗的量越大，涂層的交聯(lián)度降低，漆膜性能變差。但這時水性漆外觀無明顯變化，如果仍然使用超過適用期的水性漆，涂層則會出現(xiàn)不干、附著力差及耐溶劑性能不好等涂層性能不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成材料浪費(fèi)。因此必須嚴(yán)格控制水性漆基料和固化劑混合后的適用時間并做好記錄，一般不超過3 h。

3.4水性漆使用環(huán)境對城軌車輛涂層的影響

水性漆以去離子水為溶劑，由于水的自身表面張力較大，潤濕性較差而導(dǎo)致水性漆易出現(xiàn)流掛、縮孔、“痱子”現(xiàn)象；而且水的蒸發(fā)熱比溶劑型油漆大（有機(jī)溶劑：350~450 kJ/kg；去離子水：2258 kJ/kg），相同條件下，水的揮發(fā)需要更長時間，所以水性漆使用環(huán)境的溫濕度對水性漆的干燥具有很大的影響。溫度一定時,如果相對濕度過大,水分揮發(fā)較慢,增加了涂層出現(xiàn)流掛、縮孔、“痱子”現(xiàn)象的幾率，影響城軌車輛涂層質(zhì)量。因此水性漆噴涂施工時需要嚴(yán)格控制環(huán)境條件，溫度15 ~30 ℃，相對濕度30%~80%，噴漆室內(nèi)風(fēng)速＜0.5 m/s；同時由于水性漆中水分揮發(fā)速度相比溶劑型涂料揮發(fā)慢,層間閃干時間需由15 min延長至30 min,噴涂完成后流平30 min后再在60 ℃環(huán)境下烘烤2 h。

3.5水性漆涂層的修補(bǔ)對城軌車輛涂層的影響

為保證城軌車輛涂層質(zhì)量，在涂裝工作完成后需要對車體局部進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)的效果直接影響城軌車輛涂層的質(zhì)量。由于水性漆水的溶解性較差，修補(bǔ)時必須使用弱有機(jī)溶劑作為接口水，其溶解性不宜過強(qiáng)，否則會出現(xiàn)面漆不著色、色差等問題；其溶解性也不宜太弱，避免出現(xiàn)接口不溶的現(xiàn)象，影響修補(bǔ)的效果。同時提供專業(yè)培訓(xùn)提高水性漆修補(bǔ)工藝技術(shù)水平和操作員工的技能。

3.6水性漆成本的影響

水性漆成本對水性漆在城軌車輛涂裝的推廣運(yùn)用影響較大。根據(jù)涂裝流水線使用的水性漆體系，其材料價格對比溶劑型漆上升約30%~40%；在施工過程中還需要增加強(qiáng)制干燥設(shè)備和恒溫恒濕設(shè)備，同時也增加了能耗；施工完成后廢水的處理也需要增加成本以免造成水污染。因此城軌車輛涂裝使用水性漆時，需要通過強(qiáng)化管理、優(yōu)化工藝及配備水性靜電設(shè)備等手段減少物料消耗，減輕因此產(chǎn)生的成本壓力。

四、結(jié)語

終上所述，與傳統(tǒng)的溶劑型漆相比，水性漆具有環(huán)保、安全、外觀性能好及職業(yè)健康等優(yōu)點(diǎn)，適合城軌車輛涂裝的發(fā)展趨勢；但城軌車輛涂裝生產(chǎn)過程中，使用水性漆的問題仍然較多，需要通過提升水性漆原料質(zhì)量和我們涂裝質(zhì)量管理水平、生產(chǎn)工藝水平及涂裝設(shè)備能力才能一一解決，這樣城軌車輛涂層外觀美觀性才能得到保證；滿足綠色發(fā)展的需要，為減少VOC排放，保護(hù)環(huán)境，造福社會貢獻(xiàn)一份力量!

五、夢能科技

夢能科技是一家致力于涂料的銷售、方案設(shè)計、涂裝施工為一體的科技公司，夢能科技專長于EMI行業(yè)、工業(yè)裝備制造、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、石油石化、特種氣體行業(yè)、火電、風(fēng)電、水電能源行業(yè)等重防腐領(lǐng)域。夢能科技為廣大用戶提供全方位的服務(wù)，包括在設(shè)計階段向您推薦合理的油漆配套方案，在合作當(dāng)中提供高質(zhì)量的產(chǎn)品和高水平的施工服務(wù)以及完善的現(xiàn)場施工技術(shù)指導(dǎo)與優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)。