轨道车辆水性面漆涂膜弊病的工艺改进及预防控制措施_郭玲玲.pdf

轨道车辆水性面漆涂膜弊病的工艺改进及预防控制措施郭玲玲，司万强，刘国用，周家兴，李策，陈恒（河北京车轨道交通车辆装备有限公司，河北 保定 071000）摘要：水性面漆在轨道车辆的应用中经常出现麻点、缩孔、橘皮、厚边、发白、肿胀、起泡等漆膜弊病，本文从环境控制、工艺参数及工艺方法优化、预防控制措施等几个方面分析，进行工艺改进和预防控制，通过在现车上实施得到了有效的改善。关键词：水性面漆；油漆弊病；工艺优化；控制措施中图分类号：TQ639文献标志码：B文章编号：1007-9548（2023）02-0031-03The Process Optimizations and Preventive Measures ofWaterborne Topcoat Defects on Rail VehiclesGUO Ling-ling,SI Wan-qiang,LIU Guo-yong,ZHOU Jia-xing,LI Ce,CHEN Heng(Hebei Jingche Rail Transit Vehicle Equipment Co.,Ltd.,Baoding 071000,Hebei,China)Abstract:There are waterborne topcoat defects on rail vehicles such as dust particle,cratering,orange skin,fat edge,cratering,swelling and bubbling.The coating defects were effectively improved from the aspects ofcontrol of environment,the optimizations of process parameters and process methods,preventive and controlmeasures.Key words:waterborne topcoat;coating defects;process optimizations;control measures收稿日期：2022-07-07作者简介：郭玲玲（1987），女，硕士，工程师，主要从事轨道车辆涂装工艺与材料研究工作。E-mail：。0引言2013 年以来我国环境保护趋严，出台了一系列引导涂料行业向环保节能方向发展的法规，尤其在新环境保护法 和 中国涂料行业“十四五”规划 出台实施后，低 VO C 含量的环境友好型涂料的开发和应用都正在发生变革。水性涂料由于其 VO C 含量低、节省石油资源、无火灾隐患等优点成为现代涂料工业发展的主流方向，在轨道交通行业得到越来越广泛的应用。水与有机溶剂相比是高表面张力（7.3 10-2N/m，是有机溶剂的 2 3 倍）、低黏度的稀释剂，不像溶剂型涂料可以通过多种不同表面张力、不同黏度的溶剂调整涂料的表面张力和黏度等性质。因表面张力较大，水对颜、填料和基材的润湿性差，容易引起流动问题，增加表面缺陷的可能性。水挥发速率较低且受环境相对湿度的影响较大，而有机溶剂的挥发则受相对湿度的影响较小。综上所述，水性涂料的施工性比溶剂型涂料要差，对环境要求更加严格。本文对在水性面漆施工阶段和施工后维护管理阶段遇到的涂膜弊病从多方面多角度进行分析，并进行工艺改进或制定预防控制措施。1水性面漆的涂膜弊病经过笔者在项目中使用水性涂料，亲自见证了水性面漆涂膜出现的麻点、缩孔、橘皮、厚边、发白、肿胀、起泡等面漆弊病，对面漆的外观质量和性能产生不良影响。1.1施工阶段涂膜弊病及原因分析清洁度是产生麻点、缩孔的主要原因，较大颗粒Technology and Experience Communion技术与经验交流第 26 卷 第 2 期2023年2月MPF现代涂料与涂装31附着在涂层之间，去除后面漆层被破坏；尘粒附着在上一涂层并露出来形成凹陷，成为鱼眼；小的灰尘附着在上一涂层并被面漆遮盖形成缩孔；特别小的尘粒附着在面漆层表面可以抛光去除。水的表面张力大，水性涂料对基材的润湿性较差，尘粒等污染物表面张力小，涂料不易润湿尘粒并流向表面张力较大的周围区域，形成缩孔、鱼眼等漆膜弊病，所以被涂基材表面必须清洁。为彻底解决尘粒问题应从被涂表面、送风和喷漆室环境的清洁度着手，多措并举制定工艺改善措施。橘皮是一种涂料本身具有的天然现象，只是其轻重程度有区别。其原因为多方面的，油漆黏度太大时导致流动性差，喷嘴太大油漆流量多导致涂膜厚、流平性差，喷涂距离较大涂料水分挥发较多，黏度增加导致流平性差。为彻底解决面漆橘皮问题应从优化油漆黏度、喷枪喷嘴和喷涂距离等工艺参数着手。厚边发生在两个呈 9 0 角的表面交汇边缘棱角处，且边缘棱角大部分处在临近竖直面的最下方。边缘棱角处与空气的接触面积大，涂料中的水及其他溶剂挥发较快，表面张力较之其他的表面张力大，从而形成表面张力梯度，其他表面的涂料流向边缘棱角处，最终导致涂料在边缘堆积形成厚膜。边缘棱角处接受竖直面和水平面两个表面的喷涂，上漆较多，加之重力因素影响，容易造成涂料堆积。为解决厚边问题，则应从减少边缘涂料喷涂量和减少边缘与其他区域的表面张力梯度方面进行改进。1.2施工后维护管理阶段涂膜弊病及原因分析面漆在涂装完毕后 3 个月发生了漆面发白、肿胀、起泡等问题，经现场查看发现面漆表面贴覆有塑料薄膜，塑料薄膜形成很多不连续的局部空间，其中有水滞留，有的形成不连续的水珠。在这之前为了保护面漆免受伤害，操作工在面漆表面粘贴了塑料薄膜，车辆在室外存放后经过淋雨，雨水渗入到塑料薄膜中，沾水的塑料薄膜与漆面贴合更加紧密，雨水滞留在塑料薄膜形成的密闭空间内，面漆较长时间被雨水和水汽“包围”，夏季温度较高，被封闭的水形成的水蒸气具有较高的蒸气压，水蒸气渗透进入漆面内部，漆面进而发白、肿胀甚至起泡。2涂膜弊病的改进和预防控制2.1麻点、缩孔2.1.1改进打磨除尘工艺为防止打磨粉尘对喷涂造成交叉污染，涂装前表面处理和涂装分区作业，涂装前打磨和吹尘均在打磨室进行，漆房不允许进行打磨作业。打磨使用集尘打磨系统，打磨的漆尘被即时收集，大大减少吹尘时的地面扬尘，有效保证了整车表面的清洁程度。吹尘后用擦拭布对被涂表面进行 1 遍单向擦拭，在漆房用吹尘枪进行吹尘，边角、凹槽等狭小空间吹尘到位，最后用粘尘布单向擦拭 1 2 遍，直至粘尘布上无明显尘粒或用白色无纺布擦拭布面无明显尘粒。打磨吹尘工艺流程为：在打磨室使用集尘打磨系统打磨 在打磨室整体吹尘 在打磨室预擦尘 在漆房用吹尘枪精吹尘在漆房用粘尘布精除尘。2.1.2喷漆室的清洁度控制措施喷漆室送、排风通过从初效、中效、亚高效过滤器及过滤纸和过滤棉等过滤方式中选择合适的组合，形成多级过滤系统，送风过滤选用初效、亚高效过滤和顶部过滤棉，确保进风空气的洁净，有效过滤 1 0 m以上的颗粒。排风主要过滤漆雾，选用过滤纸、漆雾过滤棉、初效和中效过滤器。过滤材料必须定期更换，经过观察，在日产量为 0.5 1.0 辆车时，送风过滤材料和漆雾过滤器更换周期为约 1 年，漆雾过滤纸和过滤棉更换周期为 1 2 个月，更换周期根据实际情况进行调整。另外，漆房保持微正压能够避免喷漆室外的灰尘进入喷漆室。2.1.3喷漆室风速控制面漆喷涂后散逸的漆雾落在工件表面会形成漆渣，风速太小漆雾会四处散逸，风速适当漆雾会随排风定向流动被过滤材料过滤，风速太大能源损耗增加，表干太快容易产生流平性不佳、缩孔等表面问题。通过调整喷漆室的风速，发现风速对水性面漆的影响见表 1。因此，风速控制在 0.3 0.6 m/s 之间时，水性面漆的喷涂效果最佳。2.2橘皮2.2.1喷漆室温湿度控制空气相对湿度对有机溶剂的挥发影响不大，但对水的挥发影响很大。相对湿度高时，水分挥发速度慢，水性面漆容易产生流挂、失光等缺陷；相对湿度低时，水分挥发速度快，容易产生缩孔、橘皮大的缺陷。温度对水性面漆的干燥速度也有影响，温度高时水性面漆干燥快，容易产生橘皮、针孔等缺陷，温度低时水性面漆干燥速度慢，容易流挂、颜色发暗。通过对喷漆室进行温湿度控制，温度在 2 0 3 0 ，相对湿度在 3 0%7 0%，喷涂效果最佳。2.2.2优化水性面漆调配先搅拌主剂 1 3 m in，按配比要求加入固化剂并至少搅拌 1 3 m in 至混合均匀，分次加入稀释剂并至少搅拌 1 3 m in 至混合均匀，搅拌后涂料中有很多气泡，静置熟化 1 0 2 0 m in 进行消泡，并使固化剂和主技术与经验交流Techn ology an d Experien ce Com m un ion第 2 6 卷 第 2 期2 0 2 3 年2 月MPF现代涂料与涂装32DT-500 电镀保护胶产品简介产品组成：本产品是以热塑性弹性体、附着力树脂和附着力促进树脂、颜填料、助剂、溶剂等制备的常温自干型、单组分工序保护胶。主要特征及用途：本产品是电镀行业不同电镀液的电镀加工工序局部或整体临时保护涂料，具有良好的耐酸碱性、加工保护性、可剥离性。技术水平：本产品在电镀尤其在不同的镀铬工艺中均具有优异的临时保护作用。应用示例:有需要请联系：0 9 3 1-8 4 9 6 3 4 3。表 1风速对水性面漆的影响效果漆雾大，漆渣多 无漆雾，效果好 无漆雾，效果好 无漆雾，效果好 无漆雾，效果好无漆雾，损耗大 无漆雾，损耗大风太大，流平性不佳、有缩孔等问题项目风速/(m s-1)0.20.30.40.50.60.70.80.9剂进行预反应，避免橘皮、气泡、针孔等缺陷。2.2.3优化面漆黏度一般面漆的调配黏度为 1 5 3 0 s（涂-4 杯），黏度小容易流挂，黏度大流平性不佳，橘皮明显。项目开始施工时，水性面漆的黏度调配至 2 5 2 7 s，橘皮效果较明显。通过工艺试验验证，面漆黏度调至 1 8 2 0 s 时效果较好，面漆表面光滑饱满，橘皮得到明显改善。2.2.4优化喷枪喷嘴较之于高压无气喷涂、空气辅助喷涂等施工方法，空气喷涂因雾化效果好而使面漆表观效果最好，合成树脂涂料使用空气喷涂时一般使用 1.0 1.8 m m的喷嘴。以上面漆最初喷涂时采用 1.4 m m 的喷嘴喷涂，随着涂料黏度降低，经过工艺试验，喷枪喷嘴调整为 1.1 1.2 m m，喷涂效果较好。2.3厚边2.3.1优化喷涂距离喷枪与被涂面距离太小，易流挂，距离太大水挥发较多，涂膜流平性差产生橘皮；喷枪运行速度较低时，涂膜厚、易流挂，喷枪运行速度较快时，涂膜薄、容易露底、光泽度低。喷枪与被涂面距离保持在（2 0 5）c m，喷枪运行速度保持在（5 0 1 0）c m/s，涂料不流挂，漆膜光滑饱满，光泽度高。2.3.2工艺方法优化喷涂门口边缘棱角处时喷枪中心避开边缘处，距边缘棱角以上约 1 0 0 m m，除第 1 道薄喷打底外，其他两道面漆在门口边缘处均减少涂料流出量，使其为正常喷出量的 1/2 2/3，喷涂门口时由先喷侧墙竖直面再喷门框的水平面改为先喷涂门框水平面再喷涂侧墙竖直面，经过以上措施门口边缘处的厚边得到有效的控制。2.4维护管理阶段预防控制措施涂装后继续生产的车辆，表面防护用材料要选用透气材料，避免用塑料布（膜）长时间进行防护，尤其避免淋雨后塑料布（膜）材料中长时间积水。3结语涂装本身包括前处理、涂着、固化成膜等工序，各个工序密切联系、相互影响，涂装的三要素即涂装材料、涂装技术与设备和涂装管理又决定着涂膜的质量，所以同样的因素或原因可以导致不同的结果，不同的因素或原因也会导致同样的结果，即涂装的“多因素多结果”现象。出现涂装问题后不易通过检测等手法判断确切的原因，往往需要从多种因素入手分析并逐项排除或逐项优化改进和控制，才能获得满意的涂层质量。参考文献：1 席时俊.工业涂料与涂装技术丛书铁道涂料与涂装技术M.北京：化学工业出版社，1 9 9 9.2 陈素平，杜方彦，何唯平，等.涂料与涂装疵病分析M.北京:中国纺织出版社，2 0 0 8.Tec hnology and Experienc e Com m union技术与经验