截至2009年我國已有8.6萬km的鐵路線，乘坐鐵路客車是我國居民長途出行的主要方式。尤其是近年來，國家將發(fā)展和提升鐵路基礎(chǔ)建設(shè)作為政府主導(dǎo)投資的一個重要方向，鐵路客車的升級換代和年產(chǎn)量的增加為涂料行業(yè)創(chuàng)造了巨大的商機(jī)。我國的鐵路客車生產(chǎn)集中在南車和北車集團(tuán)下屬的生產(chǎn)廠家。其新車的年產(chǎn)量自2000年以來連年增長，舊車的升級改造和翻新也是一個巨大的數(shù)字。而車型的變化更是巨大，從我們熟悉的綠皮普快客車逐漸過渡到G型120km/h的新普快車、T型160km/h的特快車以及300km/h以上的動車等新車型。隨著車型的變化，車廠對涂料的要求也逐步提高，早期適用于綠皮車的醇酸系列涂料已經(jīng)不能滿足新車型的需要，鐵道部下屬的鐵科院也提出各車型對應(yīng)的涂料標(biāo)準(zhǔn)，對涂料的使用實(shí)行較為嚴(yán)格的準(zhǔn)入制度。本文介紹了為滿足鐵道部T型鐵路客車涂料標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)計(jì)的相應(yīng)的涂料配套和配方及在南車集團(tuán)浦鎮(zhèn)車輛廠進(jìn)行涂裝使用的情況。
2 涂料的品種和設(shè)計(jì)
2.1環(huán)境分析和涂料體系
鐵路客車長期行駛在露天鐵路線上，所處的環(huán)境十分復(fù)雜。有潮濕的南方水網(wǎng)地帶和沿海地區(qū)，也有干旱少雨的西北荒原。又因?yàn)殍F路客車的特殊性，其使用率非常之高，新車出廠后至少在3～5年內(nèi)要在很少的保養(yǎng)投入下全日制運(yùn)行?？蛙囦撡|(zhì)車體在涂料的保護(hù)下要無銹蝕、不脫落、不龜裂，且要保證車體的美觀。這樣就要求鐵路客車涂料有非常好的物理性能、耐化學(xué)品腐蝕性能、抗陽光老化性能和優(yōu)良的裝飾性能。我國鐵道部發(fā)布了TB/T2260、TB/T2393標(biāo)準(zhǔn)，對車輛的底、面漆等做出了具體的規(guī)定和控制指標(biāo)。根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)要求涂料配套設(shè)計(jì)為：雙組分環(huán)氧底漆+不飽和聚酯膩?zhàn)?雙組分環(huán)氧中涂漆+雙組分聚氨酯面漆，總的涂膜厚度達(dá)到200μm以上，這個配套同時也符合鐵道部通常招標(biāo)用的配套。涂料體系中雙組分環(huán)氧底漆提供對鋼鐵底材的主要防腐功能，不飽和聚酯膩?zhàn)佑脕硇拚驼移?。因?yàn)槟佔(zhàn)拥腜VC高、孔隙多，不宜直接涂裝面漆，所以中涂漆作為過渡層增加底面漆之間的附著力和漆膜致密度。而聚氨酯面漆則提供表層的保護(hù)和裝飾功能。
2.2涂料配方設(shè)計(jì)（試驗(yàn)部分）
配方設(shè)計(jì)共分環(huán)氧底漆、環(huán)氧中涂漆、聚氨酯面漆3個部分。每個部分按照“功能目標(biāo)設(shè)定→設(shè)計(jì)配方→性能測試→對比期望性能選出最佳配方”的順序進(jìn)行。
2.2.1環(huán)氧底漆的設(shè)計(jì)
⑴TB/T2260對環(huán)氧底漆性能的要求見表1。
表1 環(huán)氧底漆的性能
⑵設(shè)計(jì)3個配方待選，所用原料見表2。
表4 環(huán)氧中涂漆的性能
⑵設(shè)計(jì)3個配方待選，所用原料見表5。
表5 基本原料
配方設(shè)計(jì)要素：
固定要素：當(dāng)量比為0.5；
變動要素：PVC為35%（1#）、40%（2#）、45%（3#）。
⑶對3個配方進(jìn)行性能檢測，結(jié)果見表6。
表6 性能檢測結(jié)果
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，2#配方完全滿足設(shè)計(jì)要求，作為中選配方。3#配方雖然性能也較好，但外觀平整度不及1#和2#，故此剔除。
2.2.3 聚氨酯面漆的篩選
⑴TB/T2393對聚氨酯面漆性能的要求見表7。
表7 聚氨酯面漆的性能
⑵設(shè)計(jì)2個配方待選，所用原料見表8。
表8 基本原料
配方設(shè)計(jì)要素：
固定要素：當(dāng)量比為1.07，PVC為18.7%；
變動要素：加入增塑助劑2%（1#）、4%（2#）。
⑶對2個配方進(jìn)行性能檢測，結(jié)果見表9和圖1。
表9 試驗(yàn)結(jié)果
圖1 漆面失光曲線
根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，2#配方完全滿足設(shè)計(jì)要求，作為中選配方。1#配方只有耐沖擊性稍差。
2.4 認(rèn)證工作
根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)工作，將3種涂料試驗(yàn)結(jié)果整合成正式配方，付諸生產(chǎn)。分別通過了鐵科院檢驗(yàn)認(rèn)證以及南京浦鎮(zhèn)車輛廠入廠檢驗(yàn)認(rèn)證。
3 現(xiàn)場涂裝
3.1 表面處理
在濕度為85%以下的室內(nèi)廠房進(jìn)行表面處理。采用噴砂除銹、機(jī)械除銹相結(jié)合的方式去掉浮銹、氧化皮，除銹等級達(dá)到ISO8501要求的Sa2.5級以上。除銹之后在1h內(nèi)完成清潔吹掃，而后立即進(jìn)行涂裝施工。
3.2 涂料的噴涂
⑴涂裝工具
現(xiàn)場進(jìn)行了空氣噴涂和無氣噴涂試驗(yàn)，并且進(jìn)行了對比。確定環(huán)氧底漆采用無氣噴涂，中間漆和面漆采用空氣噴涂。膜厚控制按照公式：
干膜厚度=濕膜厚度×體積固體含量
⑵具體涂裝過程
底漆：表面處理好后立即噴涂底漆，防止底材返銹。底漆調(diào)稀后，用涂-4杯測量黏度為30～40s時進(jìn)行噴涂，效果較好。底漆在24h實(shí)干，對焊縫等出現(xiàn)的孔隙用不飽和聚酯膩?zhàn)有扪a(bǔ)，間隔12h后用磨光機(jī)整體打磨平整，吹掃掉灰塵，準(zhǔn)備下一道涂裝。中涂漆：中涂漆是底面漆的過渡層，對于漆膜附著力、面漆外觀至關(guān)重要。中涂漆經(jīng)過現(xiàn)場摸索，調(diào)稀到黏度為20～25s后進(jìn)行噴涂，效果較好。涂層均勻、平整、光滑。而后靜置至漆膜實(shí)干，稍微用砂紙進(jìn)行打磨修整，即可噴涂面漆。面漆：采用空氣噴涂方式，調(diào)稀到黏度為16～20s后進(jìn)行噴涂，效果較好。涂層光滑，可以保證漆膜的裝飾性。因?yàn)槠崮す鉂珊芨撸ㄟ_(dá)到90左右），所以灰塵等缺陷會非常明顯，在噴涂操作之前，噴漆房須進(jìn)行清整和吹掃，并且嚴(yán)格控制配漆過程，防止水汽帶入，影響異氰酸酯的質(zhì)量。為滿足用戶提高生產(chǎn)效率和規(guī)范生產(chǎn)工藝的要求，對施工工藝進(jìn)行了摸索并最終確定了工藝流程：表面處理→吹掃清潔→噴涂環(huán)氧底漆→干燥24h→刮涂膩?zhàn)有拚稍?2h→打磨、清潔表面→噴涂中涂漆→靜置干燥12h→修整并清潔表面→噴涂面漆→自然干燥12h→分色涂裝不同色漆→自然干燥12h→噴涂腰線→噴涂結(jié)束→車內(nèi)總裝涂裝的工藝流程按照實(shí)際摸索的噴涂數(shù)據(jù)，確定了每道漆的干燥時間，有效地控制了生產(chǎn)節(jié)奏，能夠保證一臺車從焊接完畢到噴涂完畢僅耗費(fèi)7d左右的時間。這樣一個工藝每道漆之間的間隔時間比較合理，可以確保每層漆膜之間附著力最佳，既保證了工作效率又保證了涂裝質(zhì)量。
3.3 存在的其它問題和解決方法
⑴因?yàn)榭蛙嚤砻嬗刹煌伾M成，在噴漆分色時用膠帶對已干的面漆黏附保護(hù)，出現(xiàn)過有些部位在膠帶黏附后光澤降低的現(xiàn)象。原因分析：膠帶黏附的一面部分有機(jī)物脫落在漆膜表面造成的。
解決方法：在配方設(shè)計(jì)過程中增加有機(jī)硅流平助劑的用量，增加漆膜滑爽度，避免表面黏附現(xiàn)象。
⑵涂裝過程中曾出現(xiàn)中涂層干燥后較粗糙的現(xiàn)象，影響面漆裝飾效果。原因分析：噴涂槍壓太高，槍嘴太細(xì)，而且施工時恰逢高溫暑熱天氣，溶劑揮發(fā)太快，造成涂料沒來得及流平就已經(jīng)表干。
解決方法：調(diào)低槍壓，增大稀釋比率。
3.4 涂層評價(jià)
防腐體系配套良好，綜合了底、中、面3道漆的優(yōu)點(diǎn)。很好地滿足了露天運(yùn)行的車輛在重防腐、抗紫外老化、抗風(fēng)沙侵蝕方面的要求。采用合適的噴涂方式，效率高且表面光潔、外觀優(yōu)良。復(fù)合涂層總膜厚200μm以上，滿足長期防腐要求。
4 結(jié)語
按照設(shè)計(jì)的涂料品種配套，在浦鎮(zhèn)25G和25T車輛項(xiàng)目上得到應(yīng)用，并且可以在較穩(wěn)定和高效的工藝流程下順利涂裝施工，使用效果獲得用戶的肯定。防腐體系選用比較合理，環(huán)氧底漆-環(huán)氧中涂漆-聚氨酯面漆配套性良好，達(dá)到鋼質(zhì)車體進(jìn)行的防腐涂裝的設(shè)計(jì)要求。
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