卢慧1，戴惠新2，严燕1

（1．中车南京浦镇车辆有限公司设计开发部，南京；

2．中车南京浦镇车辆有限公司技术工程部，南京）

摘要：介绍了水性涂料的基本知识，探讨了水性涂料在轨道车辆上应用工艺及水性涂料的优缺点，指出了水性涂料涂装体系选型及施工工艺的注意事项。

关键词：水性涂料；轨道车辆；环保

0　引言

　　我国轨道交通的发展历史悠久，轨道交通领域外部装饰主要采用涂料涂装，经过多年的研究，轨道交通车体外部、内饰、转向架等部件的多个成熟的产品配套体系已逐渐建立，这些产品体系可以满足重防腐、高耐候、防风沙、耐石击、防结冰等性能要求。尽管如此，随着环境的变差和环保要求的提高，涂料产品仅仅满足性能要求是不够的。众所周知，涂料造成的污染主要是大气和土壤，人们感受颇深的是多个城市的雾霾天气。其中，有机挥发物（VOC）的排放量是造成大气污染的主要根源，据不完全统计，每年用于轨道交通领域的涂料为2万t左右，因为轨道交通车辆主要使用溶剂型涂料，所以每年排入大气的VOC总量约为t。为了降低污染，减少VOC的排放，轨道交通用涂料正在向水性化的道路前进。

1　水性漆的基本知识

1.1　水性涂料概念

　　凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料最大的特点在于将涂料中大部分的有机溶剂用水所取代，使得水性涂料的组成变为水、有机溶剂、主要树脂、水性类分散剂及颜料。水性涂料的原理见图1。

1.2　水性涂料的分类

　　水性涂料一般分为水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）3种类型，其物性见表1。

2　水性涂料的应用工艺

2.1　施工环境

　　水性涂料对施工环境的要求相对较高，没有好的涂装环境，涂装质量将无法保证。所以所有喷涂均应在漆房内进行，漆房应保证温度、湿度、清洁度均符合水性漆的喷涂要求，保证涂装时漆房环境温度为18~

35℃，相对湿度为35%~75%，漆房有载风速为0.5~1.0m/s。除了以上基本要求外，为了保证喷涂过程中漆雾气的飞散，漆房还需增设上送下吸式送风系统，通过二级过滤保证进风的清洁度。

2.2　表面处理

　　基材表面应使用环保除油剂做去油处理，保持其表面不应有污迹、腐蚀痕迹、潮气、粉末及油脂等。

　　为了提高基材表面粗糙度和表面积，提高涂层附着力，消除流挂现象，防止涂层开裂，需要在喷涂前对车辆进行预处理。预处理一般采用喷砂处理方式，选用24~40目刚玉砂，使其表面粗糙度达到6.5~

20.0μm，对喷砂机无法处理的部位采用手工打磨处理。

2.3　喷涂的工艺参数

　　底漆主要起防腐的作用，外观要求略低，根据其成膜厚的特点，为提高工作效率，通常采用高压无气喷涂工艺，工艺参数见表2。

　　根据中涂承上启下，外观要求略低于面漆的特点，为提高工作效率，通常采用空气辅助高压喷涂工艺，工艺参数见表3。

　　面漆是在多层涂装中最后涂装的一层涂料，涂装后所呈现出的车辆整体效果都是通过这一层体现出来，外观要求最高，因此选用隔膜泵加空气喷枪的喷涂工艺，工艺参数见表4。

2.4　水性涂料配套体系的选择

2.4.1　底漆的选择

　　环氧树脂涂料拥有耐水性好、高附着力及良好的耐化学腐蚀性，大量用于工业防腐领域。水性涂料配套体系中也常选择环氧类底漆，其特点有：固化收缩率仅为2%左右，表面粘接力强，具有极高的附着力，收缩小、硬度高、耐磨性好。在施工中，当水性环氧底漆固化成膜后，分子结合紧密，在耐化学腐蚀性能上有较好的稳定性及耐冷热和机械冲击等性能。综合以上特点，轨道交通车辆选择以水性环氧漆作为底漆。

2.4.2　中涂漆的选择

　　中涂漆起承上启下作用，通常中涂漆的选择有2种方式，一种是与底漆采用同一体系的产品，另一种是与面漆采用同一体系的产品。这2种方式在轨道交通领域均有过应用，鉴于环氧涂料的耐候性较差，经紫外线长期照射后会出现粉化现象，不推荐作为轨道车辆中涂漆，而水性聚氨酯涂料其成膜厚且抗渗透性强，满足车辆中涂漆的要求，轨道车辆选用水性聚氨酯漆作为中涂漆。

2.4.3　面漆的选择

　　面漆是涂装中最后一层涂料，涂装后所呈现出的车辆整体效果都通过这一层体现出来。面漆不仅要有装饰作用，更要求具有良好的耐污染、耐老化、耐酸碱、耐水性和耐腐蚀性，还要满足施工方便、涂膜干燥快、保光保色好等特点，使涂层长期保持良好外观。

　　聚氨酯是是主链上含有重复氨基甲酸酯基团的大分子化合物的统称，是由二异氰酸酯或多异氰酸酯与二羟基或多羟基化合物加聚而成。鉴于异氰酸酯和多异氰酸酯种类的多样性，聚氨酯的力学性能的可调性，得到的聚氨酯产品性能具有很大的可调性，聚氨酯涂料的性能调节范围也相对较广。

　　水性聚氨酯涂料具有良好的贮存稳定性及耐老化性能等，水性聚氨酯涂料常常与相对刚性的丙烯酸乳液掺混制漆，成膜后具有优异的柔韧性、遮盖力强、粘接牢固，涂层的物理性能优异，特别表现为可在较低的温度下成膜，又有较好的漆膜硬度，因此目前使用的多为水性聚氨酯面漆。

3　涂装体系选型及关键施工工艺

3.1　涂装体系选型

　　涂装体系的正确选择对产品稳定性起着至关重要的作用，根据车辆的不同部位应采用不同的涂装体系，轨道交通常见的车辆涂装工艺见表5~7。

3.2　关键施工工艺

　　由于水性涂料对施工环境、表面处理的要求相对较高，在正确选择水性涂料涂装体系的情况下在施工中还应注意以下几个问题。

3.2.1　底漆需完全干燥

　　如果按照传统溶剂型涂料底漆进行干燥，在漆房通风环境下干燥1h后进行腻子施工，水性环氧底漆未曾完全干透，溶剂极易将腻子层溶解软化，影响腻子层的附着力，则会出现咬底现象。咬底会导致上层漆膜膨胀、移位、收缩、发皱、起鼓甚至失去附着力而脱落。为了避免咬底现象的发生，需将底漆完全干燥后再进行腻子施工，底漆应在漆房通风环境下干燥1h以上，待漆面表干后，在60℃烘干2~8h或常温干燥24~48h。

3.2.2　面漆修补

　　车辆涂装完成后，在台位流转中，如有碰伤则需对面漆进行修补。水性涂料和传统的溶剂型涂料在面漆的修补工艺上不尽相同，工艺如下：首先对缺陷周围部位进行防护，避免在找补过程中污染周边部位；针对缺陷或破损部位使用砂纸进行湿磨处理后进行喷涂，喷涂后对面漆的新旧边缘处喷洒接口水，在漆膜干燥后对修补部位进行湿磨及抛光处理。

4　水性涂料优点及存在的问题

4.1　水性涂料优点

　　1）节省资源、保护环境。传统的溶剂型涂料在光泽、硬度及耐候性等方面有一定优势，但是含有大量的VOC，环境污染严重。相比传统溶剂型涂料，水性涂料溶剂由有机溶剂换成水，降低了有机溶剂对环境的污染。水性涂料以水作溶剂，消除了施工时的火灾危险性，水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。一般的水性涂料的有机溶剂在10%~15%之间，对降低污染节省资源效果显著[1-2]。

　　2）安全。由于水性涂料以水为溶剂，水具有阻燃、防爆的特点，可在常温、常压下进行生产、运输、贮存和使用。

　　3）施工方便。水性涂料可以直接用（下转第27页）（上接第24页）水稀释，可以同其他油漆配套使用，施工后施工工具及设备可用水清洗，使用非常方便。另外由于水性涂料自身的流变特性，施工所需外力小，减轻了工人的劳动强度。

4.2　水性涂料存在的问题

　　水性涂料的优点很多，但也存在一些问题，主要表现在以下几个方面：

　　1）水的表面张力比传统有机溶剂高，在施工过程中易形成缩孔现象。为了避免缩孔现象，在施工过程中对材质表面清洁度要求较高。

　　2）水的沸点比传统有机溶剂低，蒸发慢，温度对其影响很大，温度较低、湿度较高的环境下干燥所需时间较长，成膜速度较慢，在施工过程中易形成流挂现象。为了避免流挂的产生，稳定产品质量，传统溶剂型涂料的干燥条件对于水性涂料不完全适用，需要对车辆进行加热，加快水分的排除。

　　3）水易腐蚀金属，对涂装设备及贮存设备的腐蚀性大，需要采取不锈钢材料，增加了成本。

　　针对以上问题，人们以改善水性涂料性能为目的，增大水性涂料在各个领域的应用，近50年来，对水性涂料进行了很多的改善及研究探讨[3]。

5　结语

　　水性涂料作为一种绿色环保涂料在轨道交通领域越来越受到青睐。采用水性涂料工艺对车辆进行涂装时，车体各部位的涂装体系选型、底漆干燥、面漆修补对车辆的使用寿命及整体美观性起到至关重要的作用。

（详见《现代涂料与涂装》-7期）

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