陶加法 肖 艷 陳 強 陳文興 劉軍祥

(中車長江車輛有限公司 湖北 武漢 430212)

0 引言

傳統(tǒng)溶劑型涂料中大量使用有機溶劑，涂料固化過程中，溶劑的揮發(fā)會對空氣環(huán)境造成污染，威脅到生產施工人員和周圍群眾的健康。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，但是擴散到環(huán)境中容易引起人體重金屬中毒。

根據國家《揮發(fā)性有機物(VOC)污染防治技術政策》“鼓勵使用水性涂料、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，以及國家環(huán)境保護標準HJ 2537—2014 《環(huán)境標志產品技術要求 水性涂料》的規(guī)定，研發(fā)和應用低揮發(fā)性有機物(VOC)、使用無毒環(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 技術標準研究

1.1.1水溶性底漆技術標準分析

水溶性底漆的技術要求采用標準TJ/CL251.1《鐵路貨車用水溶性涂料技術條件(暫行)》，水溶性底漆與原各類溶劑型底漆性能指標的對比分析如表1所示。

從表1可以看出，在技術指標上，鐵路貨車用水性底漆與鐵路貨車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、耐熱性和凍融穩(wěn)定性4個技術指標；

表1 水溶性底漆與溶劑型底漆的技術指標對比表

(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中，彎曲度≤2 mm(45±5 μm)，比溶劑型底漆設定的技術要求嚴格；

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

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

(6)流掛性能上，水性底漆設定的指標為濕膜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，溶劑型底漆無規(guī)定(通常不小于500 g/L)。

1.1.2水溶性面漆技術標準分析

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

表2 鐵路貨車用水性面漆與厚漿型醇酸面漆技術指標對比表

從表2可以看出，鐵路貨車用水溶性面漆與厚漿型醇酸面漆在技術指標上的差異有：

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

(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中，彎曲度≤2 mm(45 μm±5 μm)，溶劑型面漆在彎曲試驗中，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，水性面漆設定的指標為濕膜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，溶劑型面漆無規(guī)定(通常不小于500 g/L)。

1.1.3技術標準研究結論

根據上面技術標準研究和對比分析，鐵路貨車采用符合標準要求的水性涂料，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，水性涂料的技術性能符合鐵路貨車的使用要求。

1.2 施工工藝研究

1.2.1預處理工藝

研究表明：型鋼、板材預處理采用水性涂料時，其設備原理、噴涂方式，使用設備，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較慢，需增加烘干溫度和烘干時間?，F有預處理設備難以滿足以上要求，需進行提溫改造，或增加噴涂前的預熱工序。

1.2.2整車和配件噴涂工藝

經實驗室試驗、工件試驗和實物使用表明：整車和配件采用水性涂料時，噴涂設備(如調漆設備和噴槍規(guī)格型號等)、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，相對于溶劑型涂料來說，對預熱、熱風循環(huán)和烘干等條件的要求更加嚴格，須配置預熱設備、熱風循環(huán)系統(tǒng)、烘干設備，且各設備必須處于良好運行狀態(tài)。

1.2.3其他施工影響因素

(1)因水性涂料在0 ℃環(huán)境下容易結凍，所以水性涂料儲存條件比溶劑型涂料要求更加嚴格，存漆庫房需有供暖設備。

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

(3)水性涂料對表面清潔度，尤其是表面油污較為敏感，施工前表面污物去除不凈時，易導致涂膜缺陷。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溶劑，減少了大量的有機揮發(fā)物(VOC)。有機揮發(fā)物(VOC)含量可以達到國內室內裝修涂料的技術要求，對環(huán)境無污染，可有效改善作業(yè)環(huán)境，保護作業(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、貯存、運輸、施工過程中不燃不爆、安全可靠。

2 推廣應用

2.1 符合性設備改造

(1)檢修、恢復預熱室預熱功能，預熱室溫度恢復設計要求。

(2)檢修、恢復噴漆室(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 ℃時能自動啟動熱風加熱空氣調節(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、恢復烘干房烘干功能和廢氣處理功能。廢氣處理裝置恢復設計要求，烘干溫度恢復設計要求。

(4)配備涂料存貯室，集中存貯室(涂料庫)室溫5 ℃以上；車間存貯室及調漆室內設置冬季采暖設施，室溫控制在12 ℃以上。

(5)增加供水裝置，水性涂料調配用自來水使用前應經過濾處理，確保不含銹蝕、泥沙及其他粒徑20 μm以上的顆粒狀雜質。

2.2 樣車試用

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

2.3 批量應用

根據以上工藝研究成果和試用效果，開展了批量應用工作，完成了水性涂料全面代替溶劑型涂料的工作。批量應用結果如圖1所示。

應用表明：采用符合標準要求的水性涂料，同時現有設備設施進行符合性改造，制定科學合理施工工藝，加強工藝管理和質量管理，鐵路貨車采用水性涂料，車輛外觀質量、防護性能均比原溶劑型油漆有明顯提高。

表3 車輛試用記錄表

圖1 水性底漆涂裝的鐵路貨車

2.4 廢氣檢測

對油漆線各排放口及噴漆室內的廢氣進行了檢測，檢測結果均遠低于GB 16207—1996《大氣污染物綜合排放標準》標準規(guī)定的排放值。

3 結束語

通過開展水性涂料代替溶劑型油漆的技術研究和推廣應用工作，提高了鐵路貨車的防護能力和外觀質量，有效改善了涂裝作業(yè)的環(huán)保性和安全性。通過完成水性涂料性能分析、工藝研究、車輛應用驗證和批量應用等工作，實現了鐵路貨車從整車涂裝到配件生產的水性涂料全面轉換，為中國中車的技術升級和產業(yè)升級，實現青山綠水、綠色中車的目標，作出了積極的貢獻。□