铝粉闪光涂料的开发及在轨道牵引车辆上的应用
1 引言
金属闪光漆因在光线照射下反射出明亮的金属闪光，具有“闪光效应”的装饰效果[1]而受到市场青睐。早在20 世纪40 年代，就出现了含较粗非浮型铝粉颜料的金属闪光汽车面漆，后来主要应用在汽车、电器、车床、家电等面积不大的小型装备上。随着轨道牵引车辆外观装饰性要求的逐渐提高，现在多种类型的轨道牵引车辆设计使用金属闪光漆。涂装优良的金属闪光漆最关键的因素是要求铝粉片在漆膜中均匀地取向，使漆膜具有最佳的闪光效果。以前轨道牵引车辆所用铝粉闪光涂料主要存在发花、表面粗糙、光泽低等漆膜弊病，其原因为喷涂汽车、家电等小型装备时，主要使用小型空气喷枪。喷涂轨道牵引车辆大型轨道交通装备时，采用的设备为静电混气高压喷涂机，其压力高、漆量大、喷距远，用类似汽车、家电用金属铝粉闪光漆及其涂装工艺，易出现干燥快、漆雾大、污染严重等问题从而造成各种漆膜弊病。本文介绍了一种适合于静电混气高压喷涂的新型金属铝粉闪光涂料的制备及其涂装工艺应用，该新型金属铝粉闪光漆采用“本底色漆＋闪光清面漆”体系；用目测及闪光指数测量仪、色差仪检测，以保证产品质量。经产品验证，质量达到相关要求。
2 新型金属铝粉闪光漆的研制
2.1 轨道牵引车辆用金属铝粉闪光漆要求
⑴性能符合TB/T 2393—2001 标准要求；
⑵外观美观，闪光效果、色差符合标准色卡；
⑶满足静电混气高压喷涂要求；
⑷自然干燥或不高于60 ℃烘干。
2.2 主要原材料选择确定
⑴树脂的确定
闪光漆用树脂要求颜色浅、透明度高、酸值低、干燥时间中等，不与铝粉发生化学作用，具有优良的物理机械性能和卓越的耐候性[2]。常用的成膜基料有氨基树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂体系。只有丙烯酸树脂体系能较好地满足该新型闪光漆的相关要求。几种羟基丙烯酸树脂的基本特性见表1。
通过综合性能测试，选择A 和D 树脂进行搭配。
⑵铝粉及颜料的确定
几种铝粉的基本特性见表2。
综合使用效果，本文选择铝粉B 和铝粉C 搭配。颜料主要选择耐候性和遮盖力好、颜色搭配后与标准色样相近的产品。可使用有机的，也可以使用无机的。
⑶助剂的确定
本底色漆的助剂与常规面漆基本相同，因考虑重涂，不能使用影响重涂性的助剂。闪光清面漆的助剂与常规闪光漆的基本相同，因抗流挂助剂加多了会影响光泽，又由于闪光清面漆用的铝粉没有常规闪光漆多，故抗流挂助剂选择透明性好的液体抗流挂助剂。由于铝粉的密度大，易沉降，需选择合适的防沉降剂。
⑷溶剂的确定
溶剂的挥发与溶解能力直接影响漆膜外观，挥发快，容易失光；挥发慢，易造成咬底及铝粉漂移而颜色不均。故选择挥发速率中等，而且具备一定挥发梯度的溶剂。
2.3 本色底漆/闪光清面漆配方设计
本色底漆/闪光清面漆配方设计见表3。
2.4 制备工艺
本色底漆的制备工艺与常规色漆相同。先加树脂、溶剂和分散剂，然后加颜料，高速分散均匀，用研磨机研磨至细度小于15 μm。补加其余助剂，按本色底漆的要求进行调色。闪光清面漆的制备工艺：先加入溶剂和分散剂，在缓慢搅拌下分多次加入金属颜料，后将分散体搅拌10 ~ 20 min。再加入树脂、各种助剂、溶剂，高速分散均匀即可。为避免鳞片状颜料在分散过程中卷曲和断裂而影响闪光效果，所用分散设备不能采用太高的剪切力[3]。
2.5 性能检测
⑴常规性能检测结果见表4。
⑵色差性能检测
铁标TB/T 2393—2001 技术指标要求中，对漆膜颜色采用目测的检测方法，目测的判定存在主观人为因素，以前的轨道牵引车辆用金属铝粉闪光漆以及汽车用金属铝粉闪光漆，均不能使用常规色差仪，只能用闪光指数测量仪测闪光指数。本文研制的新型金属铝粉闪光漆，既可以用常规色差仪，也可以用闪光指数测量仪，从而保证了产品质量的稳定性。
⑶其它性能检测
经检测，漆膜外观、流出时间、细度、遮盖力（底漆）、双组分涂料适用期、干燥时间、施工性能、光泽、硬度、耐水性、耐汽油性、耐酸碱性、耐热性等项目均符合TB/T 2393—2001 技术指标要求。
2.6 闪光漆施工工艺设计
⑴轨道牵引车辆用闪光漆主要施工工艺
1C1B 型（原工艺1）：涂1 层，烘1 次，不罩清漆，这种工艺曾在多种韶山型电力机车上应用。此涂装工艺过程操作简单，但存在铝粉定向不良，影响金属闪光效应，铝粉片可能“伸出”漆膜表面增加表面粗糙度，影响漆膜光泽和鲜映性，而且由于铝粉片上面的漆层很薄，清洁擦试时，很容易损伤铝粉片。
2C1B 型（原工艺2）：涂2 层，烘1 次，即金属闪光着色底漆/清漆体系，这种工艺主要应用于汽车等小型装备上，主要采用空气喷枪，铝粉片集中于薄漆的底漆层中，上面罩1 层较厚的清漆，此工艺应用于轨道牵引车辆等大型设备时，由于通常采用静电混气高压喷涂，容易出现铝粉“回溶”、发花等现象。
⑵新型铝粉闪光漆工艺
2C1B 改进型（新工艺）：涂2 层，烘1 次，采用本底色漆＋闪光清面漆体系。本底色漆与实色面漆相似，闪光清面漆铝粉含量极少，克服了因铝粉的“回溶”而出现的发花等漆膜弊病，外观质量优良。
⑶新型铝粉闪光漆工艺间隔时间的确定
时间短，易造成回溶现象，铝粉漂移，发花；时间长，造成工期延长。选择在喷中涂漆的表面喷本色底漆，闪干20 ～ 30 min 即喷闪光清面漆，然后在60 ℃烘60 min，结果为配套涂层外观及层间附着力良好，外观均匀，闪光效果好，证明此工艺可行。
⑷几种工艺的闪光指数值检测
闪光效果是判定闪光漆性能的主要技术指标，主要采用目视评价的方法，要求色匀、发亮、有金属光泽、闪光亮点大小符合设计要求。为了保证产品的稳定性，选用闪光指数测量仪测量金属闪光涂膜的动态色指数值，与标准板进行对比，确定合理差值，保证涂膜的闪光效果。闪光指数测量仪结构示意见图1[4]。A 光源对不同闪光效果的金属闪光漆样板的测量数据见表5。
从表5 知，不同颜色的闪光漆，闪光指数值不同；同颜色漆，采用不同工艺，其闪光指数也不同。通常情况下，采用1B1C 工艺，其铝粉含量较高，闪光指数值较大。2C1B 工艺，其铝粉含量高，闪光指数值大；2C1B 改进工艺，其铝粉含量低，在同等外观要求的情况下，闪光指数值较小。
3 产品应用
车体外铝粉闪光漆施工工艺对比见表6。
4.1 树脂的品种与用量的影响
低黏度高固含树脂丰满度好，但干燥性较差，易造成铝粉滚动，色不均。高黏度低固含树脂干燥性较好，对铝粉的定向排列控制有利，但丰满度较差，不宜用于清面漆，本文采用树脂A、树脂D 进行搭配，综合平衡了丰满度与铝粉的定向控制因素。
4.2 铝粉及颜料的品种与用量的影响
铝粉粒径的影响：随着铝粉由细变粗，光亮度、色彩饱和度、随角异色闪光度等由小变大，遮盖力、鲜映度等则由高变低。本文采用铝粉B 和铝粉C 进行搭配。铝粉用量的确定：铝粉用量多，易造成铝粉重叠，外观出现色不均、发花等弊病；太少，没有闪光效果。通过试验确定铝粉B、铝粉C 各加0.2％。
4.3 助剂的品种与用量的影响
本底色漆的助剂与常规面漆基本相同，但不能使用对重涂有影响的助剂，如有机硅类流平剂等。闪光漆的助剂与常规漆的基本相同，只是在防流挂、防沉降方面进行筛选，以达到防流挂，对铝粉排列有帮助的效果；铝粉因密度大，易沉降，结硬底，造成难搅拌，搅拌后铝粉不匀，造成色不均，颗粒等，选择蜡浆和气相二氧化硅混合防沉降剂，能很好解决问题，保证在半年内不结硬底。
4.4 溶剂品种与用量的影响
溶剂的挥发对铝粉的排列与干燥速率有影响，需选择中等挥发速率溶剂，并要求用混合溶剂，形成梯度挥发，克服集中挥发易产生暗泡等漆膜弊病。
5 结语
选用新型金属铝粉闪光涂料体系，采用静电混气高压喷涂机按2C1B 改进工艺施工，可自干或60 ℃烘60 min，外观闪光效果好，可采用目测、色差仪、闪光指数仪等检测方式，保证产品稳定性。经检测性能达到TB/T 2393—2001 技术指标要求。目前在SS4B 型机车、出口哈萨克斯坦机车、中原之星机车、广州3 号线地铁等多种轨道牵引车辆上批量应用，效果优良。
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