康解云*，尹愛平（1.同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院，上海 01804；.中國中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 41001）

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雙組分無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料在城軌車輛上的應用

康解云1, 2,*，尹愛平2
（1.同濟大學鐵道與城市軌道交通研究院，上海 201804；2.中國中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412001）

作者聯(lián)系方式：(E-mail) jieyunkang@163.com。

摘要：介紹了雙組分無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料在城軌車輛上的應用。該涂料解決了常用防火涂料與涂層體系配套性差的問題，且減少了涂層結構，縮短了工時，經(jīng)濟性和環(huán)保性更好。相關試驗證明了其涂膜具有很好的防火和機械性能，未來應用將更廣泛。關鍵詞：雙組分無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料；城軌車輛；防火；配套性

2003年韓國大邱地鐵火災事故敲響了全世界軌道車輛安全的警鐘，防火性能成為衡量它們可靠性、安全性的重要指標之一。BS 6853《載客列車設計與構造防火適用規(guī)范》、DIN 5510-1《軌道車輛防火措施》、NFF 16－101《鐵路車輛防火材料的選擇》、EN 45545《鐵路應用──鐵路車輛防火》等標準在城軌車輛中得以應用[1]。優(yōu)異的地板結構可保證其在車底發(fā)生火災時不垮塌，內(nèi)部橡膠地板布的表面溫度不會過高，以延長從發(fā)生火災到旅客脫離危險的時間。司機室后隔墻可在客室發(fā)生火災后一段時間內(nèi)為司機提供相對安全的駕駛空間。

噴涂防火涂料是目前城軌車輛防火結構設計中應用較多的一項措施，經(jīng)濟實用，簡便且有效。防火涂料種類很多，按組成可分為厚型非膨脹型和膨脹型。厚型非膨脹型防火涂料主要通過自身的隔熱作用和某些受熱反應來實現(xiàn)防火，其典型問題是外觀較粗糙，且常發(fā)生可見開裂、脫落等，不適宜對美觀及防火性要求較高的場合。膨脹型防火涂料是受熱達到一定溫度后，涂層中將產(chǎn)生發(fā)泡氣體，使其膨脹成泡沫狀炭質絕緣層，隔離火焰與基材，從而阻止基材達到燃點和破壞溫度。

筆者所在公司的城軌車輛地板的防火設計采用如下結構：最上層為橡膠地板布，中間層為蜂窩板，底架下層為鋁型材組焊地板；蜂窩板與地板間用自粘型橡膠塊支承，鋁型材下表面噴涂防火涂料。通過在常規(guī)鋁蜂窩墻板、鋁蜂窩門板及門框的受火面上噴涂一定厚度的防火涂料來實現(xiàn)司機室后隔墻的結構防火功能。

1 原防火涂料在軌道車輛上的應用

城軌車輛上普遍使用的膨脹型防火涂料一般是單組分溶劑型丙烯酸防火涂料。該涂料應用廣泛，技術成熟，但涂層結構復雜，施工周期長，成本相對較高，對環(huán)境影響較大。另外，其表面一般較粗糙，用于客室等外觀要求較高的部位需進行膩子找平和噴涂面漆。地板和司機室后隔墻的涂層結構如表1所示。按BS 6853進行結構耐火試驗，二者完整性和隔熱性分別可達45 min和30 min以上。

表1 原城軌防火涂層配套體系設計Table 1 Original fire-retardant coating system for railway vehicles

但是，在噴涂司機室后隔墻時發(fā)生了某型防火涂料與其他涂層不配套的問題，如膩子找補產(chǎn)生咬底、起皺，中涂漆起泡等缺陷，如圖1所示。

圖1 原常用防火涂料與其他涂層不配套所造成的缺陷照片F(xiàn)igure 1 Photos showing the defects caused by application of original common fire-retardant coating unmatched with other coatings

2 雙組分無溶劑膨脹型環(huán)氧防火涂料在城軌車輛上的應用

為解決上述問題，首次使用了西卡公司的Sika Unitherm Platinum雙組分無溶劑環(huán)氧膨脹型鋼結構防火涂料。

2. 1 涂料的施工方法

對基材進行噴砂，表面粗糙度大于6.3 μm；用丙酮對表面進行清潔除油；采用帶加熱系統(tǒng)的WIWA FlexiMix 2 Professional高效雙組分噴涂機噴涂防火涂料。要求基面和環(huán)境溫度不低于10 °C，且施工溫度至少比露點溫度高3 °C，相對濕度不超過85%。另外應確保基面表面無濕氣層，以免影響涂層與基面的粘結牢度。

噴涂準備：移除設備上所有過濾器，安裝儲存罐，使用專用溶劑清潔設備，并測試設備壓力。

加熱器調(diào)試：加熱溶劑到25 ～ 35 °C，對加熱器和加熱管進行預熱。

加料準備：將A組分置于壓盤泵下面，注意在排料口排出所有空氣，根據(jù)供料速度調(diào)節(jié)壓縮空氣壓力。將B組分倒入重力料罐，在控制面板上設定混合比例為V(A)∶V(B) = 5.55∶1.00。在混合器出口排料至原料里沒有空氣并通過測試口測試配比3次以上，合格后連接管路和噴槍。

噴涂：開啟料泵，初始壓力4 kg(根據(jù)需要提高壓力)，噴涂壓力在200 kg左右，采用孔徑0.019″ ～ 0.025″的噴嘴以20° ～ 40°噴涂。

清洗：使用系統(tǒng)連接的清洗泵清洗混合器、涂料管和噴槍，檢查噴槍出口無殘渣后方可結束清洗。需取出靜態(tài)混合器內(nèi)的金屬混合節(jié)獨立清洗。

停機：每天停機時，必須排出定量系統(tǒng)和混合器以及涂料管內(nèi)的涂料，并關閉加熱器。

2. 2 涂層結構

防火涂層噴涂完畢，在20 °C下12 h表干、24 h完全固化。待涂層完全固化后根據(jù)需要進行原子灰(膩子)找補，噴涂中涂、面漆，要求面漆光澤度、色差滿足設計要求。地板與司機室后隔墻的涂層結構見表2。

表2 現(xiàn)城軌防火涂層配套體系設計Table 2 Present fire-retardant coating system for railway vehicles

3 雙組分無溶劑膨脹型環(huán)氧防火涂料的優(yōu)勢

3. 1 涂料施工性

使用雙組分無溶劑膨脹型環(huán)氧防火涂料可不用防腐底漆，單層噴涂厚度可達4 mm，且一天內(nèi)即可固化。涂層表面平整光滑(見圖2)，在無顏色特殊要求、不考慮黃變等情況下，可不用面漆。用于高裝飾性部位時也只需少量原子灰找補并噴涂面漆。另外由于其雙組分特性，適用于目前城軌車輛普遍使用的“環(huán)氧底漆+不飽和聚酯膩子+丙烯酸聚氨酯面漆”的涂裝體系，與現(xiàn)有底漆、膩子、面漆配套性良好，解決了防火涂層與其他涂層不配套的問題。

圖2 雙組分無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料涂膜的外觀Figure 2 Appearance of the cured film obtained from two-component solvent-free epoxy intumescent fire-retardant coating material

在20 °C左右，原涂層結構與現(xiàn)涂層結構施工周期見表3。可知基于上述特點，使用雙組分無溶劑膨脹型環(huán)氧防火涂料的涂層結構施工周期大大縮短，由于涂層減少，施工周期縮短，物料與人工成本也顯著降低。

表3 原涂層與現(xiàn)涂層體系施工周期的比較Table 3 Comparison of construction period between original and present coating systems

3. 2 涂膜性能

普通單組分防火涂層的耐候性差，對水和化學品敏感，而鋁基材上單層防火涂料(干膜厚700 ～ 1 000 μm)的相關性能檢測結果見表4。可見雙組分無溶劑膨脹型環(huán)氧防火涂層即使不噴涂面漆，也具有優(yōu)異的性能。

表4 雙組分無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料涂膜的性能Table 4 Performances of the cured film obtained from two-component solvent-free epoxy intumescent fire-retardant coating

3. 3 防火性能

根據(jù)BS 6853:1999《載客列車設計與構造防火適用規(guī)范》、BS 476-20:1987《建筑材料及構件的燃燒試驗 建筑構件耐火測定方法(一般原理)》、BS 476-22:1987《建筑材料及構件的燃燒試驗 建筑非承重構件的耐火測定方法》，用地板涂層進行了如圖3所示的溫升試驗，背部溫升曲線如圖4所示?？梢娖骄鶞厣?12.6 °C，最高溫升143.9 °C，滿足車體地板結構在著火情況下45 min內(nèi)保持完整，且背火面平均溫度不超過250 °C，最高溫度不超過300 °C的要求。受火面及背火面試驗前后的照片如圖5所示?？梢娫嚇游词ネ暾浴６囼炛械匕灞巢恳参闯霈F(xiàn)火焰、裂縫等。

圖3 試驗溫升曲線Figure 3 Curves for the temperature rise test

圖4 背火面溫升曲線Figure 4 Temperature rise curves for unexposed side

圖5 受火面及背火面溫升試驗前后的照片F(xiàn)igure 5 Photos showing the appearance of exposed and unexposed sides before and after temperature rise test

3. 4 環(huán)保性能

無溶劑環(huán)氧膨脹型防火涂料的溶劑含量極低，大大降低了大氣中VOC的排放量，使用過程中對施工人員健康影響小，同時產(chǎn)品維修時對周圍環(huán)境影響小，基本不存在火災和爆炸的危險，環(huán)保性能大大提升。

4 結語

目前城軌車輛使用的防火涂料主要是單組分溶劑型防火涂料，存在施工周期長、需要涂裝底漆、配套涂層過厚、膩子層易開裂、中涂層易起泡、總體施工周期過長等諸多問題。盡管無溶劑膨脹型環(huán)氧防火涂料單價更高，但采用該類防火涂料可不噴底漆或面漆，總體成本反而降低，施工周期也大大縮短，且與現(xiàn)有底漆、膩子和面漆的配套性良好，VOC低，有利于工人健康和提高了工作效率，涂膜性能、防火性能均優(yōu)于常規(guī)防火涂料，其后續(xù)應用將越來越廣泛。

參考文獻：

[1] 冷映麗, 薛淑勝, 張琳. 結構耐火試驗在軌道交通中的應用[J]. 城市軌道交通研究, 2012, 15 (10): 107-109, 113.

[ 編輯：杜娟娟 ]

Application of two-component solvent-free epoxy intumescent fire-retardant coating to railway vehicles

KANG Jie-yun*, YIN Ai-ping

Abstract:The application of two-component solvent-free epoxy intumescent fire-retardant paint to railway vehicles was introduced. The use of the paint has solved the problem of bad compatibility between common fire-retardant coating and the coating system, and has the advantages of less coating layer, shorter construction period, better economic benefit and being more environment friendly. The results of related performance tests showed that its cured film has good fireproof and mechanical properties, indicating that the paint has a wider application in the future.

Keywords:two-component solvent-free epoxy intumescent fire-retardant coating; urban rail vehicle; fireproof; compatibility First-author’s address: Institute of Rail Transit, Tongji University, Shanghai 201804, China

中圖分類號：TQ637.8

文獻標志碼：B

文章編號：1004 － 227X (2016) 02 － 0084 － 04

作者簡介：康解云（1976－），女，湖南新化人，工程碩士，高級工程師，長期從事軌道車輛涂裝工藝研究。

收稿日期：2015－11－07 修回日期：2015－11－24