0 引言
在鐵路行業(yè)中，目前車輛涂裝所采用的涂料大部分是溶劑型涂料。溶劑型涂料中含有較多的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC），這些VOC 揮發(fā)到空氣中對(duì)空氣造成了污染。相比傳統(tǒng)的溶劑型涂料，水性涂料是一種新型、高端的環(huán)保涂料，為保護(hù)勞動(dòng)者權(quán)益和改善工作環(huán)境，現(xiàn)已成功研制出適用于鐵路貨車涂裝的水性涂料。
1 鐵路貨車涂裝現(xiàn)狀
鐵路貨車目前的保有量大約為80 萬(wàn)輛，按每年新增3 萬(wàn)輛計(jì)，新增涂料消費(fèi)量約在3 000 t 左右，目前大部分使用的是溶劑型涂料。涂料的固體含量一般在50%～70%，即占涂料總量約30%～50%的VOC 在施工成膜過(guò)程中會(huì)揮發(fā)到空氣中，對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)施工人員的身體健康造成損害。
環(huán)保型涂料主要有高固體分（含無(wú)溶劑型）、粉末、水性及UV 涂料。其中水性涂料技術(shù)目前受到了極大地關(guān)注，并取得了可喜的進(jìn)展，很多產(chǎn)品都已進(jìn)入到工程化實(shí)用階段。
近年來(lái)，大量的不銹鋼或鋁合金開始在鐵路貨車上應(yīng)用，這些材料表面涂覆涂料時(shí)，在未能進(jìn)行噴砂前處理的光滑金屬表面涂裝如何保證水性涂料的附著力是面臨的一個(gè)課題。
鐵路貨車涂裝工藝基本是一道底涂和一道面涂，兩道涂裝的涂層總厚度要求達(dá)到120 μm以上，所以涂料的選擇以厚漿型涂料為主。厚漿型涂料固體含量高，揮發(fā)份少，也具有環(huán)保涂料的特點(diǎn)，而采用水性涂料也應(yīng)滿足現(xiàn)有的兩道涂裝的工藝要求。
相關(guān)工廠從2000 年開始陸續(xù)進(jìn)行了涂裝的工藝技改，分別設(shè)計(jì)建造了封閉式的噴涂作業(yè)間，封閉的涂料烘干間，大幅改善了涂裝作業(yè)環(huán)境，降低了有害溶劑對(duì)人體的侵害。盡管采取了一些有效的防范措施，但在日趨嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)約束下，采用水性涂料或其他環(huán)境友好型涂料來(lái)取代溶劑型涂料已是迫在眉睫。
2 水性涂料的應(yīng)用
目前水性涂料的研究應(yīng)用已在多個(gè)領(lǐng)域取得突破。水性涂料種類繁多，建筑涂料早已實(shí)現(xiàn)了水性化，而水性的木器、地坪、汽車、防火、防腐等涂料產(chǎn)品的研究與應(yīng)用也異彩紛呈。陰極電泳涂料用于車輛底涂已有多年，技術(shù)工藝成熟。鐵路貨車近幾年開始嘗試應(yīng)用水性涂料，但由于受到傳統(tǒng)工藝的限制，其應(yīng)用還需要一段歷程。隨著水性涂料的不斷研發(fā)和進(jìn)步，應(yīng)用將會(huì)逐步擴(kuò)大深入，最終替代溶劑型涂料。
3 水性涂料的組成及特點(diǎn)
水性涂料由水性樹脂與顏料、助劑通過(guò)研磨混合后制得。一般通過(guò)3 種方式將樹脂水性化，一是在樹脂分子鏈中引入胺基或羧基，再用酸或堿進(jìn)行中和成鹽的形式來(lái)獲得水溶性；二是在樹脂中引入親水基團(tuán)，如羧基、羥基、氨基、醚基等，乳化分散在水中；三是外加乳化劑強(qiáng)制乳化，形成能分散在水中的乳液。水性涂料由于水的表面張力大，污染物容易使涂膜發(fā)生縮孔，因此，其在施工過(guò)程中對(duì)工件表面清潔度要求高。另外，水性涂料對(duì)活塞式或栓塞式高壓無(wú)氣噴涂機(jī)的磨損大，因?yàn)樗值闹苯咏佑|使活塞潤(rùn)滑不好，活塞桿摩擦系數(shù)增大，導(dǎo)致密封環(huán)的頻繁更換。水性涂料雖然存在一些問(wèn)題，但通過(guò)調(diào)整配方加之工藝設(shè)備的改進(jìn)，已逐步適用于鐵路貨車涂裝的要求，由此得到推廣應(yīng)用。
4 水性涂料在鐵路重載貨車上的應(yīng)用
2014 年4 月我們?cè)?/font>80 t 鐵路貨車上開始批量使用水性涂料，車體部分為不銹鋼材料，底架部分為碳鋼材料。
水性涂料貨車涂裝工藝：
板材拋丸預(yù)處理→表面清理→預(yù)涂底漆→干燥→表面處理→補(bǔ)涂底漆→涂裝過(guò)渡底漆→干燥→涂水性面漆→干燥→涂打標(biāo)記→交驗(yàn)。
水性涂料的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。
4.1 水性涂料應(yīng)用過(guò)程中的關(guān)鍵工藝
（1）涂裝前表面清理
水性涂料對(duì)涂裝表面的清潔度要求特別高，所以涂裝前的表面處理尤為重要，除正常的鋼材預(yù)處理外，在涂裝前還要對(duì)表面徹底清理，用砂輪、鋼絲刷、砂紙等打磨車體表面，重點(diǎn)清理焊渣、焊縫及燒傷部位，清除車體表面的油污、灰塵等所有的污物。為避免由于清理不凈導(dǎo)致的涂層脫落，也可在水性涂料涂裝前預(yù)涂一道溶劑型涂料，一般預(yù)涂的溶劑型涂料選擇快干型、附著力好的涂料，如醇溶性的乙烯磷化底漆等。
（2）涂裝底漆
涂裝前徹底檢查車體表面，確認(rèn)質(zhì)量合格后噴涂一道乙烯磷化底漆。乙烯磷化底漆的樹脂為聚乙烯醇縮丁醛，是醇溶型樹脂，與之后涂裝的水性面漆有良好的結(jié)合性，同時(shí)乙烯磷化底漆對(duì)不銹鋼光滑表面有良好的結(jié)合力，又名蝕刻底漆。
乙烯磷化底漆的黏度較低，厚涂性能不好，所以可以采取多次噴涂的方式達(dá)到要求的厚度，一般施工黏度控制在35～40 （s 涂-4#杯）。該產(chǎn)品采用雙罐包裝，混合后需要充分?jǐn)嚢�，噴涂間隔時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，需要再次攪拌均勻，一般混合適用期為6 h。采用高壓無(wú)氣噴涂機(jī)，壓力比為45∶1，噴嘴型號(hào)017-18，進(jìn)氣壓力為0.4～0.5 MPa。
（3）底漆干燥
磷化底漆干燥較快，可以加熱烘干或自然干燥，加熱溫度為40～60 ℃時(shí)干燥0.5 h，自然干燥為2 h。
（4）水性面漆噴涂
噴涂前徹底檢查車體表面底漆狀態(tài)，清除飄落漆渣，較大頑固的顆粒表面需要用砂紙打磨清除。水性涂料噴涂前需要用高速攪拌機(jī)充分?jǐn)嚢杈鶆颍ざ冗^(guò)大時(shí)可適量加入潔凈水調(diào)試，但加入量不得超過(guò)涂料量的5%，涂料的觸變黏度很高，高速攪拌后可適當(dāng)降低涂料黏度，滿足噴涂要求。
水性涂料的厚涂性不佳，可以采取連續(xù)多次噴涂的方式達(dá)到規(guī)定的厚度。每次噴涂間隔時(shí)間需要＞5min，連續(xù)噴涂的濕膜厚度不能超過(guò)100 μm，否則容易發(fā)生墜裂，干膜總厚度應(yīng)＞70 μm。溫度＜5 ℃時(shí)不能施工。
（5）水性面漆烘干
水性面漆可以加熱干燥也可以自然干燥。加熱干燥時(shí)在40～60 ℃下烘干，干燥時(shí)間＞40 min；自然干燥在10 ℃條件下需要2 h。
4.2 水性涂料施工中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題
（1）一般水性涂料的貯存期較短，大多在半年左右，所以要小批量、多批次采購(gòu)，最好保證存儲(chǔ)期不超過(guò)3 個(gè)月。
（2）水性涂料大多采用高壓無(wú)氣噴涂，壓力比在45∶1 以上就可以滿足要求，密封環(huán)需要采用聚四氟乙烯材質(zhì)。之前采用牛皮密封環(huán)，受水浸泡后容易發(fā)漲，阻礙活塞工作，導(dǎo)致無(wú)法噴涂。JPT 4532 高壓無(wú)氣噴涂機(jī)采用機(jī)械換向，聚四氟乙烯材質(zhì)的密封環(huán)排量大、壓力比適中，適合水性涂料的噴涂，實(shí)際生產(chǎn)中效果良好。
4.3 漆病及解決措施
（1）龜裂：主要發(fā)生在水性涂料與溶劑型涂料配套涂裝的情況下，后期施工的水性漆涂層中如溶有溶劑型涂料，就容易發(fā)生龜裂現(xiàn)象。
解決措施：噴涂溶劑涂料時(shí)需要做好防護(hù)，避免溶劑涂料飛散到水性漆的待噴涂部位。
（2）縮孔：水性涂料以水為介質(zhì)，當(dāng)待涂裝面清理不干凈而存在污物時(shí)，因?yàn)樗谋砻鎻埩Υ螅菀自斐煽s孔現(xiàn)象。
解決措施：徹底檢查待涂裝面狀態(tài)，必要時(shí)用砂紙對(duì)底漆表面拉毛處理，使之具有一定的粗糙度，利于面漆涂裝。
（3）墜裂：厚涂時(shí)，當(dāng)濕膜厚度超過(guò)120 μm時(shí)，易發(fā)生墜裂現(xiàn)象。
解決措施：采用多次噴涂的方式，達(dá)到規(guī)定要求，每次噴涂時(shí)間間隔不得＜5 min，每次噴涂膜厚控制在30～40 μm（干膜）。
（4）漆膜脫落：底材清理不干凈、涂料超保質(zhì)期使用都容易導(dǎo)致水性漆大面積脫落。
（5）水性涂料保質(zhì)期通常為6 個(gè)月，在使用中發(fā)現(xiàn)超過(guò)保質(zhì)期3 個(gè)月的水性涂料很容易發(fā)生質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象，所以必須使用在保質(zhì)期內(nèi)的涂料。
解決措施：加強(qiáng)底材清理質(zhì)量，加快涂料的運(yùn)輸周轉(zhuǎn)，盡可能使用新近生產(chǎn)的產(chǎn)品批次。
5 結(jié)語(yǔ)
2014 年在80 t 鐵路貨車上噴涂水性涂料1 000 輛，現(xiàn)在已經(jīng)在太原鐵路局進(jìn)行運(yùn)用考察，服役期中的水性涂料涂膜性能、狀態(tài)良好。
