張玉萍，孫明道，唐紅娟，侯芳，王明巖

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

0 引言

水性涂料是指以水為分散介質(zhì)的涂料，俗稱水性油漆，其涂料構(gòu)成一般是由水、樹脂、乳化劑、助劑、填料、顏料等構(gòu)成。機(jī)車車輛涂裝作業(yè)，需要嚴(yán)格控制工業(yè)涂料VOC的排放，它不僅對(duì)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生影響，同時(shí)，還直接危害人民身心健康；因此，涂裝環(huán)境的改善更是企業(yè)考慮的重點(diǎn)，涂料涂裝綠色轉(zhuǎn)型升級(jí)已成必然趨勢(shì)[1]。

1 概述

軌道車輛涂裝作業(yè)方首要目的是防護(hù)車體及基材，保證車體及金屬零部件在復(fù)雜環(huán)境下不會(huì)出現(xiàn)生銹和腐蝕；其次是裝飾作用，使軌道車輛整體產(chǎn)生立體美、體現(xiàn)美感。目前國內(nèi)常用來涂裝作業(yè)的是溶劑型油漆，因其價(jià)格相對(duì)低廉，且考慮到經(jīng)濟(jì)性、施工工藝等因素，被國內(nèi)大多主機(jī)廠采用進(jìn)行涂裝，但不足的是溶劑型漆存在易燃易爆、污染環(huán)境、傷害人身等許多弊端；因此，企業(yè)噴涂轉(zhuǎn)型過程中，尋求使用性能優(yōu)良的水性丙烯酸聚氨酯漆來替代溶劑型漆已成為涂裝工藝升級(jí)的關(guān)鍵。

2 水性涂料的技術(shù)體系

2.1 使用原則

應(yīng)遵循以下原則：（1）安全環(huán)保性能優(yōu)越；（2）涂膜性能要高于溶劑型涂料；（3）同等施工條件下，水性涂料涂裝施工性能應(yīng)優(yōu)于其它涂料；（4）使用既有噴漆設(shè)備實(shí)現(xiàn) VOC達(dá)標(biāo)排放，最大限度減少現(xiàn)有噴漆用設(shè)備的改造。

2.2 水性涂料體系

通過對(duì)水性漆性能分析及復(fù)合涂層技術(shù)指標(biāo)的試驗(yàn)檢測(cè)，確定水性工業(yè)涂料基本配套體系如下：（1）水性環(huán)氧底漆；（2）原子灰膩?zhàn)?；?）水性丙烯酸聚氨酯中涂漆；（4）水性丙烯酸聚氨酯面漆；（5）水性環(huán)氧底面合一漆；（6）水性丙烯酸聚氨酯清漆；這些工業(yè)涂料均為雙組分漆，具體譜系見下圖。

圖1 雙組分漆譜系圖

2.3 水性涂料特性

水性涂料以水作溶劑，不含有機(jī)溶劑苯、甲苯、二甲苯等，減少了對(duì)施工人員的危害和空氣污染，降低了火災(zāi)危險(xiǎn)性和有機(jī)溶劑易燃易爆的概率。

2.4 水性涂料性能

水性涂料漆膜晶瑩透亮、柔韌性好，具有較強(qiáng)的附著力和防腐、耐水、耐磨、耐老化、耐黃變、干燥快、使用方便等特點(diǎn)。

3 水性涂料和溶劑性涂料對(duì)比

3.1 組成成分不同

水性涂料主要由水溶性合成樹脂、功能填料、裝飾顏料、水、助劑及固化劑等組成，而溶劑型漆由合成樹脂、顏填料、溶劑（苯類有機(jī)溶劑）、甲苯二異氰酸酯（TDI）和助劑組成。二者組成成分不同，其特性也截然不同。

3.2 特性對(duì)比

（1）水性涂料安全性能高。水性漆以水為溶劑，具有阻燃、防爆、高安全性等特性，而溶劑型漆是一種易燃、易爆、安全性能低的危險(xiǎn)化學(xué)品，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸及應(yīng)用過程中都存在燃燒爆炸等安全隱患[2]。

（2）水性涂料VOC排放更低。VOC是volatile organic compounds的縮寫，是一種對(duì)人體有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物的總稱。水性漆中的VOC因含量低而揮發(fā)的VOC也很少，基本可以忽略不計(jì)，因此，其強(qiáng)大的環(huán)保功能被消費(fèi)者最為青睞；溶劑型漆不僅含有大量VOC，且揮發(fā)的VOC占比也較大，其揮發(fā)到大氣中的有機(jī)溶劑VOC一般占涂料總量的50%～80%。這些排放到大氣中的有機(jī)揮發(fā)物能夠使人中毒甚至致癌。相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的VOC排放要求及工程涂裝過程排放典型值，一般按膜厚100μm，底漆固含量約55%、面漆固含量約45%，通風(fēng)量按15～20萬m3/h計(jì)算。

（3）處理方式不一樣。水性漆及其沾染物歸類于一般工業(yè)固廢，按一般固廢物進(jìn)行處理。溶劑型漆所產(chǎn)生的的漆渣及相關(guān)沾染物（漆桶、抹布等）屬于《國家危險(xiǎn)廢物名錄》中的 HW12類危險(xiǎn)廢物，須按危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理，交給具有危險(xiǎn)廢物經(jīng)營許可證的單位進(jìn)行集中無害化處理[3]。

3.3 施工工藝對(duì)比分析

3.3.1 表面處理

試驗(yàn)顯示，水的表面張力為72mN/m，遠(yuǎn)大于有機(jī)溶劑的表面張力25mN/m，浸潤性能差，對(duì)底材的處理要求更高，少量的油脂、灰塵都會(huì)造成附著力不良。

3.3.2 水性涂料的干燥

檢測(cè)證明，水性涂料在噴涂后比溶劑性涂料在噴漆室內(nèi)的通風(fēng)時(shí)間要長，一般情況下，溶劑性涂料通風(fēng)約30min,水性涂料約120min，水性涂料施工結(jié)束后，必須增加通風(fēng)時(shí)間和干燥時(shí)間，通常需要通過加熱烘干的方式來滿足干燥條件。

3.3.3 涂料的調(diào)配

水性涂料調(diào)配時(shí)，必須將主劑和固化劑分別以一定的攪拌速度攪拌后再混合攪拌，到達(dá)一定程度后，再加入水進(jìn)行粘度調(diào)整；溶劑性涂料只需攪拌主劑，加入固化劑混合后再調(diào)整粘度[4]。

調(diào)配好的水性涂料的粘度不會(huì)隨時(shí)間增加發(fā)生增稠現(xiàn)象，超過規(guī)定的使用時(shí)間仍然能夠噴涂，但會(huì)影響涂層性能；溶劑性涂料超過可使用時(shí)間就無法噴涂，因此水性涂料使用時(shí)間需要準(zhǔn)確控制。

3.3.4 施工環(huán)境

通常情況下，溫度和相對(duì)濕度是影響涂料正常施工、成膜的重要環(huán)境因素；水性漆在高濕度下施工會(huì)影響水的蒸發(fā)，當(dāng)表面的水份揮發(fā)而內(nèi)部的水份未及時(shí)揮發(fā)時(shí)，水被封閉于漆膜中會(huì)導(dǎo)致膜層表面出現(xiàn)針孔；水性涂料允許施工溫度為（15～35）℃，測(cè)試證明最佳溫度為（20～25）℃，允許相對(duì)濕度為（35～75）%，最佳相對(duì)濕度為（60～75）%。

水性涂料在噴涂完成后，需在漆房內(nèi)通風(fēng)2h待漆膜中的水分揮發(fā)后再移至干燥臺(tái)位強(qiáng)制烘干，漆膜前期的通風(fēng)不良會(huì)造成針孔缺陷。

溶劑性涂料施工溫度要求不低于15℃，相對(duì)濕度不高于85%。水性涂料面漆噴涂漆房需配備恒溫恒濕裝備。另外需要注意的是，水性漆在環(huán)境溫度低于0℃時(shí)會(huì)產(chǎn)生結(jié)冰，影響最終的涂裝質(zhì)量，因此施工溫度一般要控制在5℃以上。

3.3.5 修補(bǔ)工藝

水性涂料體系維護(hù)的難點(diǎn)在于缺陷區(qū)域的修補(bǔ)，溶劑性涂料可以通過打磨+局部噴涂+邊緣接口水噴涂+拋光的工藝進(jìn)行缺陷修復(fù)，但水性涂料較難達(dá)到溶劑性涂料的修復(fù)效果，在噴涂邊緣會(huì)出現(xiàn)光影一樣的缺陷，其修復(fù)通常需要對(duì)較大區(qū)域進(jìn)行重新噴涂。

4 水性漆涂裝應(yīng)用技術(shù)說明及注意事項(xiàng)

4.1 基材表面處理方面

涂裝作業(yè)過程中，水性涂料和溶劑型涂料對(duì)于工件涂裝前表面處理方法及質(zhì)量要求，二者是相同的，不同的是，水性漆對(duì)涂裝表面的清潔度要求很高且更敏感。為保證涂裝質(zhì)量和不產(chǎn)生缺陷，水性漆涂裝之前，必須要對(duì)基材表面進(jìn)行清理和清潔度的檢查[5]。

常見的工件表面處理方法及要求見下表。

表1 常見的工件表面處理方法及要求

4.2 噴漆工具及噴涂方式

涂裝作業(yè)中常用的噴涂方式主要有高壓無氣噴涂、高壓混氣噴涂及空氣噴涂等，其中，高壓噴涂主要用于底漆、底面合一等厚涂層施工，中間涂層漆、面漆等一般采用空氣噴涂。噴涂工具也都能夠通用，在交替使用過程中，只要注意將噴槍（泵）及管路中的殘留涂料和溶劑清洗干凈，再更換為水性涂料即可。

5 成本分析

綜合研究表明，水性涂料的成本增加主要體現(xiàn)在材料費(fèi)、水性漆房新增設(shè)備費(fèi)（如控溫控濕系統(tǒng)）等，正常情況下，水性漆材料成本約為同類溶劑性涂料的1.5倍，漆房成本會(huì)增加近百萬左右；除此之外，諸如固廢處理費(fèi)、安全生產(chǎn)成本費(fèi)等，都會(huì)隨著環(huán)保法、標(biāo)準(zhǔn)及新規(guī)的規(guī)范運(yùn)用而降低。

6 結(jié)語

目前水性漆已成功應(yīng)用于軌道車輛中的地鐵、部分動(dòng)車組產(chǎn)品中，涂裝質(zhì)量穩(wěn)定可靠。水性漆的應(yīng)用，不僅解決了傳統(tǒng)溶劑型漆存儲(chǔ)、施工中的安全隱患，而且節(jié)能降耗、綠色環(huán)保，在汽車、機(jī)車車輛、工程機(jī)械、風(fēng)電等多個(gè)行業(yè)，具有廣泛的推廣應(yīng)用市場(chǎng)前景。