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。