浅谈水性涂料在轨道客车制造行业中的应用

[摘 要]结合目前轨道客车制造行业中水性涂料的具体应用情况，分析水性涂料在轨道客车制造行业应用的前景，总结和提出了轨道客车制造行业应用水性涂料存在的现实问题，为水性涂料在轨道客车制造行业的推广应用提出了建议和参考。

[关键词]水性涂料 轨道客车制造 应用现状 存在问题

中图分类号：TV381 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0263-02

1.前言

随着近年来高速动车组技术的发展，城市轨道车辆技术的发展，我国已经是世界上最大的轨道客车制造国之一，轨道客车的年产量已经突破10000辆大关。但是目前国内轨道客车涂装大多以溶剂体系涂料为主，其中大量的VOC排放对环境造成的污染日趋严重。另外，溶剂型漆中的有机溶剂挥发出的有机废气通过呼吸直接作用于人体对人体产生伤害并且溶剂型漆在气压作用下形成的雾化粉尘颗粒物，极易吸附在接触者的身上，是潜在的致癌物质。为保护人类生存环境，现今涂装行业的发展趋势是低公害、无公害化，倾向于使用环境友好型材料。随着涂料与涂装技术的不断发展，涂装材料也在不断地更新和换代，水性涂料就是在发展过程中涌现的新的涂料系列产品。伴随着世界各国对VOC排放量要求降低的法律法规及标准的逐渐出台，水性涂料也将替代或部分替代传统的溶剂型涂料，成为涂装行业必不可少的一员。

2.水性涂料在轨道交通行业的应用历史

轨道车辆应用水性涂料要追溯到上个世纪90年代初，应用的部位要从轨道客车车体阻尼降噪涂料的应用开始，因为在这之前，铁路客车隔音阻尼防腐材料采用的是溶剂型沥青材料，由于施工过程中环境极差，尤其是施工过程中产生的挥发性有机物对人的呼吸系统有很强的刺激作用，因此，为了改变工人的操作环境，保护工人的身心健康，研制开发了水溶性阻尼降噪涂料，广泛的应用在了轨道客车制造中，从而实现了轨道客车批量应用水性涂料零的突破。直到现在，该涂料仍然应用在轨道车辆的各种车型上。当然，涂料的性能也随着技术的更新而逐步提高。

近些年来，由于水性涂料的不断产生，轨道客车行业也开始尝试采用水性面漆，2006年随着动车组的技术引进，在CRH5型动车组车辆内饰部件上首先采用了水性双组份聚氨酯系列油漆，取得了良好的效果。（车辆内饰部件上采用水性漆的应用实例见图片1、图片2）

2007年我们在科技开发项目100%低地板轻轨车上，首次采用水性双组份环氧底漆，水性双组份聚氨酯中涂漆，水性双组份聚氨酯面漆系列材料，进行整车涂装，效果达到预期的目的。这是在中国的轨道客车整车上采用水性双组份聚氨酯涂料进行整车涂装作业的第一个成功的案例。（中国首台轨道客车整车采用水性漆涂装的车辆图片见图片5、图片6）

2010年开始，随着中国轨道车辆产品逐步进入国际市场，一些国外用户，纷纷要求车辆涂装采用水性油漆涂料配套体系。因此，各个车辆制造厂开始着手选用水性环氧底漆及水性聚氨酯中涂漆和面漆的配套体系进行车辆的防腐涂装，可以说采用水性油漆涂料对轨道车辆进行批量整车涂装开始了初步的探索性实践。

轨道客车采用水性双组份油漆体系涂装后的典型图片见图片3和图片4。

3.水性涂料在应用过程中问题

通过水性漆的应用，认为存在以下几个问题：

（1）对施工环境要求较高，温湿度的控制要求更为严格：这就要求在初期的厂房、设备改造过程中考虑增加恒温恒湿的功能。

（2）对工件表面前处理要求较高，由于水性涂料的主要溶剂是水，而传统溶剂型涂料的溶剂是有机溶剂。水的表面张力是一般溶剂的2.5倍，因而难以浸润底材，易产生缩孔，通过添加表面活性剂来降低表面张力，能够提高浸润性能，防止缩孔产生。

（3）对操作者的操作技能要求更高：包括工人喷涂及烘烤过程的控制。

（4）施工过程的控制要求更加严格：较溶剂型油漆的施工工艺更为复杂，需要控制的节点更多。

（5）面漆的修补工艺更为复杂：溶剂型油漆修补使用的接口水是强有机溶剂，接口附近的痕迹可以溶掉。而水性涂料的接口问题需要一套新型的施工工艺，及工人熟练的技术。

（6）回收和处理漆雾及废漆的处理设备：需要一整套的废漆及漆雾处理设备进行回收处理。

4.展望

4.1 未来几年轨道客车及其用漆量需求预测

4.1.1轨道客车需求预测

据专业部门给出的数据显示，预计到2020年，我国铁路营业里程将达到12万公里以上，其中，200公里及以上时速的高速铁路建设里程将超过1.8万公里，加上其他新建铁路和既有线提速线路，我国铁路快速客运网将达到5万公里以上，对动车组、25型客车的需求量就是40000辆左右。国内新建城轨线路总里程将达到7000公里以上，城际轨道交通也将迎来发展高峰，预计到2020年国内城际车线路总里程将达到15000公里以上，预计城铁和城际车辆总需求32000多辆。在我国境内制造的出口轨道车辆7200多辆。因此，预计到2020年国内铁路客车、城铁客车和在我国境内制造的出口轨道车辆需求总和是80000辆左右。

4.1.2轨道客车用漆量需求预测

从轨道车辆需求总和可以预测对油漆涂料的总需求量是，双组份环氧底漆27000吨，不饱和聚酯腻子23000吨，双组份环氧厚浆漆5500吨，丙烯酸聚氨酯中涂漆6300吨，丙烯酸聚氨酯面漆11000吨，各种有机溶剂24000吨，水性双组份环氧底漆4800吨，水性双组份聚氨酯面漆5250吨。

4.2 轨道客车产品应用水性漆的前景

从以上水性漆的应用现状和预测的数据可以看出，未来8年溶剂型涂料需求总和为82850吨，有机溶剂消耗量为24000吨，而水性漆目前只占12%，因此，为了降低VOC排放，将82850吨溶剂型涂料用水性涂料来替代，将24000吨稀释剂用水来替代是轨道客车制造行业的期待之一。但是如果全部改成水性涂料，各车辆制造厂在相关的涂装设备上就需要按照水性涂料的涂装工艺要求和特性进行相应的技术更新和改造，解决上面提到应用水性漆存在的一系列问题。

在未来轨道客车涂装工作中，如果辩证的看待水性涂料应用前期投入与产出的关系，水性涂料全面应用在轨道车辆上的前景是看好的。

5.结语：辩证的看待水性涂料

对于水性涂料，我们必须要辩证的看待这个问题，根据环境守恒的规则，可以大致的分析水性涂料与溶剂型涂料在制造过程中产生的废物与使用过程中（喷涂、清洗设备等）产生的废物大体是相同的，只不过我们在应用中看到了水性涂料的环保，而其在生产过程中产生的废物对环境的危害也是不小的。所以应该权衡这个利弊，客观的评价水性涂料。但是我们在使用涂料的原则应该是倾向于环境友好型材料。

在批量使用水性涂料之前，必须从人员、设备、材料、工艺方法、设计要求、环境控制等多方面进行研究试验，把使用水性涂料出现的风险降到最低。