水性工业漆在C80E重载敞车上的应用

王爱民  华豹(天津)新材料科技发展股份有限公司

摘要：本文介绍了C80E重载敞车所用水性工业漆及配套体系，阐述了C80E上不同材质的表面处理方法，并提供了不同气候环境下的涂装工艺，最后分析了水性工业漆的优势及发展现状。

关键词：水性工业漆，C80E重载敞车，涂装工艺

0前言

涂料作为当代工业不可缺少的配套材料之一，其在制造、施工、干燥、固化和成膜过程中向空气中散发的挥发性有机化合物(VOC)是重要的环境污染物之一，对人体健康和环境构成了严重的污染和威胁。随着世界各国环保意识的不断提升，限制涂料中VOC的排放已被列入相应的环保法规，我国也加强了对环保知识的宣传，相应法律法规也在不断完善，研发和推动低 VOC 甚至零 VOC 的环境友好型涂料已是必然趋势^[1-5]。

在水性工业防腐行业，水性树脂技术的逐渐提升及产品性能的不断优化，为水性防腐行业提供了必要的养料；再者，改性防腐颜料和助剂的不断涌现和进步，使得水性防腐涂料更加环保化，性能更加优异，故水性工业漆必将逐步替代溶剂型漆。

1 、C80E用水性工业漆简介

C80E所用水性工业漆包括改性乙烯磷化预涂底漆、铁路货车用灰水溶性底漆、铁路货车用黑水溶性面漆、铁路货车用黑水溶性底面合一漆，均是由水性树脂、防锈颜料、装修颜料、功能材料及相关助剂制备而成。具有如下性能特点：

a)安全特性：水性涂料对人体无伤害，首先是给与直接操作人员的健康福利。不燃不爆。在生产、储存、运输、使用过程中不存在的安全隐患。 

b)施工方便：直接用自来水稀释，可以同其它油漆配套使用，施工方便、安全。施工后用具、设备用水清洗，可节省大量有机溶剂。

c)环境友好：水性涂料VOC含量一般≤150g/L（溶剂涂料VOC含量一般为500-700g/L），绿色安全，节能环保，符合当今国家提倡的节能环保的方针政策。 

d)涂层性能：随着水性涂料技术进步，在漆膜光泽、硬度、耐候性等综合性能已达到或超过溶剂型油漆水平。

2、 C80E用水性工业漆配套体系

为C80E设计的水性漆配套方案包括如下两种：

配套方案（一）：补涂改性乙烯磷化预涂底漆+铁路货车用黑水溶性底面合一漆

配套方案（二）：铁路货车用灰水溶性底漆+铁路货车用黑水溶性面漆

3、涂装要求

3.1表面处理

由于C80E车体结构较为特殊，小门和中门的材质属于冷轧工艺的不锈，其它结构均为普通碳钢。我公司针对两种不同的材质，制定了两种不同的前处理工艺，为之后的涂装质量奠定了良好的基础。

3.1.1 不锈钢表面处理工艺

a)先清除不锈钢构件表面的油污、灰尘等杂质

b)用60-80目粗砂纸在不锈钢表面打圈法过一遍即可，增加一定的粗糙，然后用干燥的压缩空气或干净的毛刷清理，除去砂粒、尘土。

c)处理后的不锈钢表面需保持清洁、干燥，应尽快涂装水性漆。

3.1.2 碳钢表面处理工艺

a)先清除碳钢构件体加工过程中所产生的焊渣、毛刺、油污等杂质后喷砂除锈，清洁度至Sa2.5级。

b)喷砂后的构件应完全除去氧化皮、铁锈和污物，并达到工艺规定的粗糙度，然后用干燥的压缩空气或干净的毛刷清理，除去砂粒、尘土。

c)除锈后的碳钢表面，应尽快涂装，在涂装前若发现污染或返锈，应重新处理达到除锈等级标准，在预涂底漆脱落处，补喷改性乙烯磷化预涂底漆。

3.2涂装工艺

根据南北方不同的气候环境，提供了如下两种涂装工艺:

涂装工艺（一）：南方高温高湿的喷涂环境

a)车体表面处理后，尽快补喷改性乙烯磷化预涂底漆。

b)改性乙烯磷化预涂底漆喷涂结束后，将整车转移到烘烤间，50-60℃烘烤半小时，车体预热达到除湿的目的，加快水性漆干燥。

c)喷涂铁路货车用黑水溶性底面合一漆，及时烘烤，50-60℃烘烤一小时以上。

涂装工艺（二）：北方低温干燥喷涂环境

a)车体表面处理后，尽快涂装铁路货车用灰水溶性底漆

b)铁路货车用灰水溶性底漆结束后，将整车转移到烘烤间，50-60℃烘烤一个小时以上，喷涂水溶性面漆。

c)水溶性面漆喷涂结束后，及时烘烤，50-60℃烘烤一小时以上。

3.3水性工业漆工艺要素控制

水性工业漆在施工过程中应管控以下影响因素，保证最佳的漆膜防护性能和装饰效果。 

清洁度：基材表面、工序间涂层表面、喷涂工具、涂装环境； 

粗糙度：抛丸处理表面除锈等级sa2.5，粗糙度为Ra12.5～50μm； 

通畅度：喷、烘漆室内空气流通，有载风速(0.5～1.0)m/s；

照  度：喷、烘漆室内采光、照明良好，无死角； 

粘  度：根据具体的工件结构、喷抢、喷涂机型号合理确定；

厚  度：根据温湿度条件控制一次喷涂厚度； 

温  度：理想温度(18～30)℃，可涂装温度(10～35)℃；

湿  度：相对湿度50%～75%，可涂装相对湿度20%～85%。

3.4温湿度影响及措施 

3.4.1高温干燥条件对湿度相对敏感 

问题： 漆膜粗糙、失光、针孔、痱子等缺陷（结构复杂部位） 

解决方法：适当降低油漆粘度；降低空气压力，使用低压力、大流量喷枪喷涂；控制一次喷涂厚度，分层多次喷涂；表干后，平缓升温烘干或自然干燥。

3.4.2冬季低温环境对温度敏感 

问题：干燥慢、流挂等 

解决方法：增大油漆粘度，减少水添加量；控制一次喷涂厚度，延长干燥时间，分层多次喷涂。 

3.4.3温湿度差异及控制（以华北地区为例） 

问题：厂房或喷漆室内外存在一定的温度差、湿度差 

解决方法：针对性设置进风口位置（可以设置在厂房内，对温湿度起到缓冲作用）；相对湿度较高时，通过喷漆室加温，使相对湿度下降，满足施工要求。

3.5整车追踪结果

分别采用水性工业漆及油性漆的整车追踪结果如图1所示，从中可以看出，运行一年后的追车对比发现，采用水性漆和水性工艺的C80E敞车漆膜基本完好，无脱落、开裂现象；而采用油性漆与油性工艺的C80E敞车不锈钢门上漆膜出现开裂、脱落等现象。

图1 分别采用水性漆和油性漆的整车追踪结果

4、水性工业漆的优势及发展现状

4.1水性工业漆优势

a)环境友好、安全环保：水性漆以水为溶剂，VOC（挥发性有机化合物）含量低，员工职业健康得到有效保障；不含任何重金属，完全符合节能、减排的要求；极大地降低了对环境的污染和对操作者身体健康的伤害；

b)安全：水性漆自身不燃不爆、施工中产生的漆渣不含溶剂可以当建筑垃圾处理，节约了危害物处理费用。

c)易干快干：具有良好的自干性能，施工效率高。

d)易修复：漆膜密度高，遇到机械损伤后其锈蚀范围不易扩散。

e)配套性好：具有良好的配套性能，能和所有溶剂型涂料配套，也能被所有溶剂型涂料覆盖。

f)漆膜干燥后防腐性能优异，质量完全可以达到溶剂型产品标准。

4.2我国水性工业漆发展现状

a)技术上已经成熟。

b)在同等质量下使用水性工业漆不会增加客户使用成本。

c)水性工业漆质量可以到达甚至超过溶剂型产品质量标准要求。

d)选用水性工业漆，工装现场无需改造，北方寒冷地区建议增加预热间。

4.3成本分析对比

根据测算，华豹水性工业漆在轨道交通行业应用综合成本不高于溶剂型油漆，水性预涂底漆工序要低于溶剂型油漆，如图2所示。从图中可以看出，无论是设备投资、VOC排放、固废处理、涂料消费税还是职业健康，水性漆的使用综合成本均低于溶剂型漆，是理想的选择。

图2 水性工业漆与溶剂油漆应用综合成本组成对比

5、总结

综上所述，我公司研制的水性工业漆已于C80E重载敞车上成功应用，跟踪对比发现，采用水性漆和水性工艺的C80E敞车漆膜基本完好，无脱落、开裂现象；而采用油性漆与油性工艺的C80E敞车不锈钢门上漆膜出现开裂、脱落等现象。同时，水性漆比传统油漆更加安全环保，易修复，配套性好，故可被广泛推广应用。