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[据中国涂料报道] 摘要:概述铁道客车全面采用双组分涂料的情况,测试了部分涂料的耐盐雾或耐老化性能,评述了部分产品的相关标准及测试方法,对含氟涂料的应用提出了看法。 关键词:客车;涂料;涂装系;含氟涂料 新造铁路客车外表面采用的涂装系一般为:表面处理加预涂底漆,底漆1～2道,腻子3～5道,中间涂层1道,面漆2～4道(分色)。从20世纪90年代初以来,主要使用单组分涂料构成的涂装系,其中底漆主要为环氧酯类,加上环氧酯腻子,面漆多为丙烯酸改性醇酸磁漆,通常不使用中涂层。从实际使用情况看,这种涂装系由于面漆漆膜硬度较低,耐老化性能不好,相当一部分车辆在运用一年半的时间内已开始出现粉化、褪色及起泡、脱落等现象。有鉴于此,从2001年底铁道部有关部门决定采用更高档次的涂料,并从2002年下半年开始,在新造铁路客车上开始采用。 1 涂料的选择 目前铁道客车的运用情况是:根据运用时间或走行公里数安排段修(辅修),通常每(1.5～2)年进行一次,主要是对走行部(转向架)进行维护;每3次段修后(即每7～8年)进行厂修(大修),对客车进行全面维护。按当前涂料的使用状况,醇酸类面漆(包括醇酸和丙烯酸改性醇酸面漆)在经过1年左右的运行之后,会出现明显的粉化和褪色现象,因此在每次段修时为了美观,均整车重涂面漆。 理论上说,丙烯酸改性醇酸面漆的性能应优于普通醇酸面漆,但在运用过程中发现其老化性能并没有明显改善。在实验室内进行的紫外荧光灯(QUV)加速老化试验结果也已证明了这一点:在200h试验后,有些样品的失光和粉化情况甚至不如普通醇酸漆。 聚氨酯面漆、特别是脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆的性能明显优于醇酸类,目前国内外桥梁、建筑等要求较长寿命的结构很多均使用这类树脂面漆。部分实际使用聚氨酯面漆的铁路客车在运用4年后,虽在第一次段修时未经重涂面漆,其表面状况仍然不错,只有极轻微的粉化和褪色现象。 根据铁道行业的特点,面漆的保光、保色和抗粉化性能是影响车辆外观的主要因素,从漆膜的常规性能上看,聚氨酯面漆的硬度、抗划伤性和质感均比较好,因此确定采用双组分聚氨酯类面漆全面替代醇酸类面漆。作为配套,底漆选用双组分环氧或环氧聚氨酯类涂料,配合不饱和聚酯腻子(原子灰)和双组分环氧或聚氨酯中涂层,构成铁路客车双组分涂装系。 为了筛选出好的涂料产品,2002年初开始对部分厂家提供的样品进行比对试验。根据比对试验结果,铁路客车生产厂在2002年下半年已开始全面使用双组分涂料。 作为试验,铁道部在2002年还对大连振邦氟涂料股份有限公司生产的氟碳漆进行了整车试涂。 2 试验结果 比对试验的样品均由涂料厂提供,底漆为双组分环氧或聚氨酯防锈漆,面漆均为脂肪族聚氨酯,并按统一色标(白色:RAL9003;红色: RAL3020)提供涂膜样板。考虑到底漆的耐腐蚀性和面漆的耐老化性是其中的关键项点,也是采用此类涂装系的主要目的,因此对底漆样板仅进行耐中性盐雾试验,面漆样板进行耐人工气候加速试验。按照铁道行业标准TB/T2260-2001《铁路机车车辆防锈底漆》和TB/T2393-2001《铁路机车车辆面漆》的要求,底漆样板(100mm×150mm,干膜厚70μm,划痕)应通过500h盐雾,面漆应达到QUV老化试验1000h的指标要求。 3 结果讨论 3.1 底漆 一般认为,双组分防锈底漆的性能相对单组分漆来说性能明显占优,但从表1中的试验结果看耐盐雾性能并不是都很好,合格的不到一半,此状况接近于原大量使用的单组分环氧酯防锈漆。从试验结果看,500h试验后多数不合格的样板存在起泡现象,而锈蚀扩展情况并不严重。笔者认为原因有以下方面:(1)对标准不了解。部分厂家的产品并未按铁道行业标准认真进行过试验,虽然曾做过500h甚至更长时间的盐雾试验,但并不是划痕板; (2)样板的划痕锈蚀扩展并不严重,说明其组分中缓蚀性颜料起了作用,起泡可能主要还是因为树脂的耐水性不好,或者是胺值与环氧值的比例不对即交联不完全,从而导致起泡;(3)聚氨酯树脂作防锈漆性能并不好。据厂家介绍,不合格产品中部分产品采用了聚氨酯树脂作为成膜物质,在盐雾试验的连续高湿环境下性能并不理想,这可能是其产品不合格的主要原因之一。 注:1.根据GB/T1766-1995《色漆和清漆涂层老化的评级方法》的规定,按“装饰性漆膜综合老化性能等级的评定”进行评价,评级分为0～5共6个等级:0级最好,5级最差; 2.试验条件:光源为UV-B(313nm)灯管。每一循环试验条件为:UV光照,60℃,4h;冷凝,50℃,4h; 3.TB/T2393-2001要求指标(Ⅱ类面漆):≤2级(失光3级,变色2级,粉化1级,泛金2级,斑点2级,沾污2级,裂纹3(S1)或2(S2)级,起泡2(S2)或1(S3)级,长霉2(S2)级,脱落0级,生锈1(S1)级。 3.2 面漆 面漆的试验结果比想象的要差,仅有1/3产品合格(≤2级)。根据试验结果,多数产品的粉化程度并不严重,失光和变色是主要问题,但据了解多数厂家提供的是丙烯酸聚氨酯面漆,HDI多采用BAYER公司的3390或N75,颜料也多为进口产品,理论上红色颜料不如白色颜料,但出现如此众多不合格样品的原因又是什么呢?(1)按国家或化工行业标准,耐老化性能要求为广州地区老化一年,此项指标可操作性太差;而2001年颁布执行的TB/T2393铁道行业标准有些涂料生产厂家并不了解。(2)耐老化性能属型式检验项目,用户很少要求提供型式检验报告,加上设备能力问题,涂料厂实际上对涂料的耐老化这一内在性能并不了解,测试很少或根本没有,当然也可说是重视程度不足。(3)涂料测试的国家标准中有多种,如GB/T1865-1997《漆膜老化(人工加速)测定法》,GB/T11189.1-1989《非金属材料曝露试验用的有水和无水光曝露设备(氙弧型)及实施方法》,GB/T11189.2-1989《非金属材料曝露试验用的有水和无水光曝露设备(碳弧型)及实施方法》,GB/T11190-1989《色漆、清漆、喷漆及有关产品的水-光曝露设备(碳弧型)及实施方法》,GB/T16259-1996《彩色建筑涂料人工气候加速颜色老化试验方法》,以及GB/T14522-1993《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法》等。根据光源的种类,可以将上述老化试验方法分为3种类型,即氙灯型、碳弧型和紫外荧光灯型,三种光源的光谱曲线不同,能量分布不一样,各种方法的测试结果不具可比性。 原铁道行业标准TB/T2393-93中规定的老化性能试验同化工行业标准一样,为广州地区曝晒一年,实际上无法实施,这就容易造成涂料常规性能检验合格,而实际上涂膜耐久性太差的情况出现。2000年在TB/T2393修订中,改为耐人工气候加速试验,采用QUV(UVB)老化试验方法,并将面漆产品分为两类,Ⅰ类(以醇酸漆为代表)要求老化时间为200h,Ⅱ类(聚氨酯漆为代表)为1000h。QUV方法在国际上得到广泛应用,而且试验时间相对较短,具有一定的可比性。 笔者通过试验发现,目前市售的部分汽车修补用面漆,如果不罩清漆的话,QUV试验的保光性能并不太好,但实际使用中反映却还可以,这可能是缘于汽车表面可以抛光打磨。铁路客车的运用条件与汽车完全不同,首先是运行路线长,经常是一天之内从南到北超过1500km,经受一年四季阳光、风沙、雨雪的侵蚀和高、低温的交替作用,再加上车体结构大,不可能像汽车那样进行表面清洁和维护。相对来说运用条件十分恶劣,因此铁道行业标准中耐老化性能指标高于其他行业就不足为奇了。 从另一方面说,产品质量涉及涂料配方的合理性、助剂和添加剂的使用以及进口原材料的内在质量等多方面的因素,如果涂料生产厂不进行深入研究、不进行测试,将无从谈起保证质量,更不用考虑涂料的施工工艺对涂膜的影响了。 3.3 氟碳面漆 1982年前后,日本旭硝子公司首先研制成功常温固化含氟涂料,也就是所谓的氟碳漆。这实际上为一种含氟聚氨酯涂料,是由三氟氯乙烯-乙烯基醚(酯)共聚物制成含氟树脂,在常温下可与异氰酸酯交联固化成膜,其中部分异氰酸酯仍为脂肪族的HDI。目前在国内外多数常温固化含氟涂料均是以此原理为基础的。从理论上说,由于部分C-H键为键能最强的C-F键取代,其耐老化性和抗污性均优于不含氟的聚氨酯,据报道室内人工加速老化试验能达到4000h～6000h。表2中No.10样板即为氟碳面漆经QUV老化1000h后的试验结果。 根据铁道部运输局的要求,2002年长春、四方、浦镇和唐山四个车辆厂先后用氟碳面漆进行了试装车试验,共计涂装了13辆25K型客车。此次试验的目的是利用含氟涂料抗老化性能好、特别是自洁性能优异、表面清理工作相对容易的特点,希望能明显改善车辆外观状况,并延长车辆表面涂装系的使用寿命。试涂工作说明:氟碳涂料的工艺性能可以满足车辆制造厂的要求。由于涂料的涂装技术和质量涉及多种因素,整车涂装的实际效果仍有待进一步考查。 氟碳漆在成膜机理上与聚氨酯漆一样,因此其性能也应与之相近或稍强。考虑到脂肪族聚氨酯面漆的老化性能极为参差不齐,不能指望氟碳面漆在性能上有质的飞跃。目前国内含氟涂料已成热点,多家涂料厂上此项目,但据笔者了解,部分厂根本不具备检测条件,甚至连老化试验都没有认真进行过,想象一下这样的厂怎样保证产品质量?如果仅采用质量好的聚氨酯面漆就能达到要求,为何要使用质量没有明显优势、而价格又要高得多的含氟涂料呢。