动车组座便器便盆特氟龙喷涂工艺研究

动车组座便器便盆特氟龙喷涂工艺研究

匡凯¹,崔伟²,刘同慧²,刘涛²,安顺伟²,孔飞²

中国铁路济南局集团有限公司青岛动车段  山东省青岛市   266000

摘要：针对动车组坐便器便盆特氟龙涂层的喷涂工艺做出了详细的说明，包括恢复特氟龙涂层的施工工具与设备、流程质量控制参数，可以作为动车组坐便器便盆涂层恢复的指引。

关键词：特氟龙、喷涂工艺、坐便器便盆。

随着我国高速客运铁路建设的不断发展，各大中型城市的关系因高铁的开通变得日益密切，高铁出行已成为一种便为中国人民所认可。但随着动车组服役年限的增加，客室内旅服设施不断磨损老化，而且部分情况日益严重，严重影响了旅客出行的舒适性，客室厕所集便器便盆特氟龙涂层损伤脱漆便是典型故障之一。由于特氟龙涂层的损伤，造成污渍残留，集便器自动清洁功能的效果大打折扣，不仅使用体验感较差，而且产生的异味直接影响客室内环境，因此有必要对特氟龙烤漆进行修复。

1.特氟龙涂层的简介

特氟龙是一种使用了氟取代聚乙烯中所有氢原子的人工合成高分子材料。这种材料的产品一般统称作"不粘涂层"，是一种独一无二的高性能涂料，结合了耐热性、化学惰性和优异的绝缘稳定性及低摩擦性,具有其他涂料无法抗衡的综合优势，它应用的灵活性使得它能用于几乎所有形状和大小的产品上。

2.特氟龙涂层特性

2.1不粘性：是一种表面能最小的固体材料，很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。特别稳定，表面呈惰性，几乎所有粘性物质都不能粘附在其表面。

2.2耐高低温性:具有优良的耐热和耐低温特性。对温度的影响变化不大，温域范围广，可使用温度-190-260℃，短时间可耐高温到300℃，它可以在冷冻温度下工作而不脆化，在高温下不融化。

2.3滑动性:有较低的摩擦系数，是理想的无油润滑材料。负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0.05-0.15之间。

2.4抗湿性:表面不沾水和油质，生产操作时也不易沾溶液，如粘有少量污垢，简单擦拭即可清除。停机时间短，节省工时并能提高工作效率。

2.5耐磨损性:在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。

2.6耐腐蚀性:几乎不受药品侵蚀，能够承受除了熔融的碱金属，氟化介质以及高于300℃氢氧化钠之外的所有强酸(包括王水)、强氧化剂、还原剂和各种有机溶剂的作用，可以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。

2.7耐大气老化性：长期暴露于大气中，表面及性能保持不变。

3.特氟龙涂层类型

特氟龙包括PTEE（聚四氟乙烯）、AF (无定形氟聚物)、FEP (氟化乙烯丙烯树脂)、FFR (氟聚物泡沫树脂)、 NXT(氟聚物树脂)、PFA (全氟烷氧基树脂) 等等，根据施工工艺的不同，制作成分散体涂层和粉体涂层。

目前动车组座便器便盆都是采用特氟龙烤漆，其涂层采用水性FEP底漆和面漆，外加一层PFA透明粉末涂层熔融而成。由于长期使用过程中的腐蚀、清洁过程中的磨损，涂层的破坏表现为被污染和涂层破损。由于其喷烤工艺的特殊性，要修补只能整体去除再整体喷涂。

4.工艺流程

动车组厕所座便器盆特氟龙涂层的恢复，在此提供两种特氟龙喷涂工艺：

4.1 FEP与PFA喷涂工艺。涂层包括喷涂底漆、面漆和表面光油，使得特氟龙涂层发挥最好的不粘、耐化、耐磨性能。

4.2 PTFE喷涂工艺。涂层包括喷涂底漆、面漆，在涂层功能满足使用需求的同时，减少了存在污染性的喷涂环节，更适合运用检修现场等设备条件相对较弱的情况使用。

4.3 退漆、表面预处理

特氟龙涂层的喷涂对表面的清洁度要求非常高，本身特氟龙是具有不粘性的，要得到良好的喷涂光滑度、覆层附着力就要求表面清洁、毛糙。为了使座便器喷表层得到良好的表面附着力，必须去除表面污垢、油脂、破损老化的特氟龙涂层，步骤为：有机溶剂清洁污垢油脂→高温脱脂脱漆→喷砂→MEK清洁。

5.喷涂工艺

5.1工艺分析

特氟龙涂层喷涂工艺是一种溶胶凝胶涂覆工艺，凝胶时形成致密的网状结构。根据涂料的不同分为：分散体涂层加工法（湿式）、粉体涂层加工法（干式），两种喷涂工艺中，工件的制备预处理和烧结基本一致，在喷涂方法喷涂设备中，存在差异。

5.2 涂料特性

特氟龙涂料颗粒尺寸小，化学性能稳定，吸入后会损害人体健康，在喷涂时，推荐选择带有负压的水幕喷涂间。

FEP与PFA喷涂工艺，座便器底漆、面漆推荐使用953G-506和953G-401水性分散体涂料，表面清漆推荐使用532G-5011粉体涂料。

PTFE喷涂工艺，座便器底漆、面漆推荐使用ZY312和ZY207水性分散体涂料。

5.3 施工过程

分散体水性涂料在喷涂前必须进行充分的混合搅拌，将涂料放置滚动搅拌机，以30rpm的速度搅拌30分钟。由于涂料对切变敏感，只能在室温下缓慢滚动或轻轻摇动，严禁使用螺旋桨搅拌器。

喷嘴与工件距离一般为20-30cm，手提静电喷枪为25-30cm,喷枪运行方式要求与被涂物面呈90°平行运行，喷枪移动速度在30-60cm/s内调整；喷雾图形衔接合理，由于座便器喷为内凹型曲面，避免漆面流动，所以喷涂动作动作幅度要保持一定，搭接面面积一般为1/4-1/3，膜厚要均匀。

5.4喷涂

5.4.1FEP与PFA喷涂

①底漆喷涂：均匀的喷涂底漆953G-506到座便器内表面，控制喷涂厚度，控制烘干后厚度0.005-0.010mm之间，将座便器移至烤箱烘干5-10分钟，温度控制在65-71℃。

②面漆喷涂：待工件冷却至室温，均匀喷涂2层面漆953G-401到座便器盆内表面，控制烘干后膜厚在0.020-0.025mm之间。随后进行第一次高温熔融，将座便器盆置于烤箱25-35分钟，控制温度在329-357℃之间。

③清漆喷涂：清漆532G-5011为粉末涂层，采用静电粉末喷涂工艺完成清漆涂装工作。

5.4.2 PTFE喷涂

①底漆喷涂：将座便器以100℃进行预热，冷却至50-60℃后对座便器进行底漆喷涂，控制喷涂厚度，控制烘干后厚度0.005-0.010mm之间，将座便器移至烤箱烘干20-25分钟，温度控制在100-120℃。

②面漆喷涂：底漆喷涂后，从烤箱取出座便器冷却至0-60℃后进行2次面漆喷涂，控制烘干后膜厚在0.020-0.025mm之间。随后将座便器盆置于烤箱25-35分钟，控制温度在380-400℃之间。

6.烧结过程与涂层质量分析

6.1底漆与面漆厚度的影响

特氟龙涂层对厚度的要求非常苛刻，如果底漆喷涂过厚，在底漆烘干过程中底漆内的溶剂挥发较慢，不能完全挥发出来，在熔融固化的过程中，底漆的溶剂就会逐渐向面层渗透，导致面层产生针孔和裂纹；如果底漆过薄，由于底漆的主要成分为粘结剂，虽然避免了针孔和裂纹的产生，但会导致附着力下降涂层容易脱落。如果面漆过厚，表层涂料的流平性变差，烧结过程中容易产生皱纹和裂纹；面漆过薄，导致烧结不均匀，又无法达到预期的不粘性，整体性能下降。

6.2温度和时间的影响

烧结温度和烧结时间直接影响特氟龙涂层的质量。一般情况下，涂层的附着力随着烧结温度的升高而愈强。但烧结温度过高，导致涂层内应力分布不均，涂层将褪色、结疤或鼓泡，甚至碳化，达到一定温度时，氟树脂分解产生剧毒氟化物；烧结温度过低时，涂层不能充分熔融和流平，涂层发软，覆层容易形成针孔，不能形成致密的特氟龙层。如果固化时间过短，涂层熔融不充分，涂层之间结合力差，容易开裂和脱落；固化时间过长，涂层过烧，失去原有光泽，涂层老化，质量降低。其次是固化速度，固化速度太快，涂层表面过度收缩，造成闭孔结构，毛细内压较高，最终导致涂层破裂。因此，涂层固化温度的高低、固化时间的长短、固化速度的快慢对涂层质量的好坏起着决定性作用。

6.3冷却验收

冷却速度的快慢对涂层的使用寿命也有一定的影响，因为涂层与基材的收缩量不同，选择将座便器喷放置在烤箱中与烤箱一块冷却，可以得到更加优良的涂层效果。

座便器喷冷却之后，详细检查涂层外表，涂层必须均匀光滑，没有橘皱、针孔、气泡，最后质量验收，测量整体附魔厚度在0.045-0.060mm之间。

7.结论

特氟龙涂料作为一种新型高性能涂料，工艺虽然已经非常成熟，但是在动车组检修维护运用方面，由于受生产成本、检修时间等因素的制约，座便器特氟龙涂层的翻修并不普遍，喷涂工艺还有待推广和发展。

参考文献：

【1】美国杜邦.Teflon®技术资料，工业不粘涂料【Z】.美国，2013-05-31.

【2】王绍明，奚海军，苏小彬，水性不粘涂料【J】，上海涂料，2005，（6）.