用于轨道交通车辆漆面的耐污保护膜的制作方法

本发明属于功能薄膜领域，具体涉及一种用于轨道交通车辆漆面的耐污保护膜。

背景技术：

随着中国高速铁路的普及，截至2018年底我国高铁营业总里程2.9万公里以上，高铁营业里程超过世界高铁总里程的2/3，居世界第一位。轨道车车身漆面的保养和维护也成为一项重要课题，即如何简便地保养清洁车身的漆面，保持列车的美观。

目前轨道车尤其是高铁车身保养清洁技术的缺陷和不足：

1.清洗不便。目前高铁列车运行完规定的车次，都要进行清洁检修。车身漆面往往是用水冲洗。由于高铁运行的环境很复杂，有些脏污(比如雨斑、粉尘、鸟粪)很难清洗掉，增加清洗工作的难度。

2.漆面破损。高铁如果在有沙尘的环境下运行，不可避免会出现沙尘撞击高铁车身，使车身的漆面刮花，严重的甚至会使漆面大面积受损，影响美观。目前这种情况下只能重新修补漆面，但修补漆面表观显然无法跟原漆相比。

3.现有的漆面保护膜，往往是针对汽车等时速低于120km/h的车辆设计漆面保护膜，往往强调漆膜的亲水性，将耐污涂层的水接触角控制在50°以下，其理由是水接触角越低越不易出现凸镜聚光效应，也就越不容易出现水斑。但亲水性越好，膜材更容易吸附水分包括水分里的灰尘，给清洗工作带来不便。所以用于汽车的漆面保护膜并不完全适合用在轨道车车身。

技术实现要素：

本发明提供一种用于轨道交通车辆漆面的耐污保护膜，其对车身的保护效果好，方便清洁。

本发明提供用于轨道交通车辆漆面的耐污保护膜，包括基材层，基材层的一侧设有耐污层，耐污层水接触角大于70°，另一侧设有用于与轨道交通车漆面粘接的粘接胶层，15n/25mm＜粘接胶的剥离力＜30n/25mm。

进一步地，所述耐污层是将耐污自修复液涂布在基材层上后，经过uvled灯箱进行光固化得到的。

更进一步地，所述耐污自修复液采用脂肪族聚氨酯低聚物、光引发剂和溶剂按重量比70～85：2～4：0～50制成。优选70～85：2～4：10-20。

再进一步地，所述脂肪族聚氨酯低聚物为官能度2～6的脂肪族丙烯酸或者官能度2～6脂肪族聚氨酯丙烯酸酯。如可选长兴化学6103、6112-100、6113、6126、em265、em231、dr-e750、dr-u076、dr-u093-1、dr-u120，dr-u050m1、dr-u317、dr-u319台湾双键化工570、571、88a。

再进一步地，所述光引发剂为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(简称tpo)、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(简称引发剂819)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮(简称引发剂907)中的一种或者几种。

优选溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲苯、二甲苯、甲乙酮、n,n-二甲基甲酰胺(简称dmf)，以上化学试剂中的一种或几种。

进一步地，耐污自修复液涂布厚度为5-20μm，涂布到基材层上后，先经过烘箱使溶剂挥发，然后在uvled灯箱辐射干燥2-6秒，后在室内空气温度40-60℃条件下放置48-96小时固化。

更进一步地，所述uvled灯箱分为2组，其中一组选用365nm±10nmled发光单元和385nm±10nmled发光单元按照1：1的比例交替排列；固化光强：大于800mw/cm²，优选800～1500mw/cm²。

另一组选用282nm±10nmled发光单元，固化光强：大于800mw/cm²，优选800～1500mw/cm²。

进一步地，所述基材层为脂肪族热塑性聚氨酯薄膜，厚度为130μm-150μm。

该保护膜中用到的粘接胶层为压敏胶，粘接胶层的另一面设有离型膜，成型时将压敏胶涂布在离型膜的离型面，经烘箱干燥后与基材层复合。优选压敏胶厚度为17-30μm，离型膜的离型力40-120g/25mm，残余黏着率大于90％，离型膜厚度30-90um。另外，耐污层的另一侧设有透明保护膜，优选地透明保护膜为pet薄膜，厚度30-60um。

进一步地，所述耐污层水接触角大于110°。

本发明还涉及所述耐污保护膜在高铁或地铁漆面保护膜中的应用。

本发明具有以下有益效果：

本发明的保护膜采用弹性热塑性聚氨酯作为基材，在其上涂布油性疏水涂层，油性疏水涂层具有类似荷叶表层的疏水效果，使普通脏污难以附着在保护膜表层，方便清洁。另外，耐污层和基材的材质类似，均为弹性热塑材料，使之还具备自然修复保护膜表面轻微刮花(没有穿透保护膜的划伤)的功能，最大程度保护好漆面。

由于轨道车的车速较快，至少会达到150km/h，高铁车速甚至会达到300km/h，本发明通过采用疏水设计，增大膜面的水接触角，水接触角越大，膜面容易形成类似荷叶表面的疏水效果，在轨道车的高速行进下，水珠在疏水性薄膜表面越容易滑落，细小水珠在高速轨道车上，很快会被风吹散挥发，不会出现凸镜聚光效应。而地铁车，则在地下运转，运行过程中很少接触到水，也不用考虑凸镜聚光效应。

本发明涉及的耐污层，通过脂肪族聚氨酯低聚物、光引发剂和溶剂的配合，可以采用uvled光固化工艺进行干燥固化，采用此工艺是为了降低烘烤干燥的温度，减少涂布过程中溶剂使用，制造工艺更加经济环保。

本发明所选用基材层为脂肪族热塑性聚氨酯薄膜，该材料在温度高于100℃的条件下极容易软化变形，会影响最终产品的表观和延伸性能。现有的漆面保护膜专利，在自修复涂层的干燥都是采用热固化，温度80℃～120℃，干燥时间2～8分钟。本发明采用uvled光固化工艺，干燥耐污自修复液时不需要加热到80℃，只需要要uvled灯管辐射即可干燥，而采用uvled灯管的散发的热量小，温度不高，具有冷光辐射的特点，可以完美解决耐污层高温下软化变形的问题。

uvled光固化对比传统的uv光固化具备冷光辐射的优势，此优势在热塑性材料表面涂层的固化时非常明显。因为uvled灯管的辐射波长范围很窄，谱线宽度可以做到±10nm以内，其能量高度集中在对固化有作用的紫外光波段，被辐射的工件表面升温只有3～10℃，而传统的uv灯管辐射的波长很宽，有相当大部分在可见光部分，对操作者的眼睛有损伤并且容易使被辐射的工件加热变形，脂肪族热塑性聚氨酯薄膜本身是热塑性材料，在高温90℃以上条件下容易变形，如果脂肪族热塑性聚氨酯薄膜的变形与脂肪族热塑性聚氨酯薄膜上自修复层固化在同一时间内发生，就会影响成品表观，即传统的uv灯管光固化工艺存在先天缺陷，不适合在脂肪族热塑性聚氨酯薄膜上涂布自修复层固化。

本发明所涉及的保护膜，所有材料都被具备在自然环境下耐黄变耐候耐酸碱的性能，满足自然环境下耐黄变、不脱胶，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明提供的保护膜的结构示意图。图中基材层1；耐污层2；透明保护膜3；压敏胶4；离型膜5。

图2是uvled灯箱中365nm±10nmled发光单元和385nm±10nmled发光单元交替排列的结构示意图。图中有3中排列方式，其中深色圆点为365nm±10nmled发光单元，浅色圆点为385nm±10nmled发光单元。

具体实施方式

下面结合实施例，进一步阐明本发明。

实施例1：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经60～80℃，1～2分钟干燥，然后再经uvled灯箱固化，固化光强800～1500mw/cm²，固化时间1～3秒。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。其结构如图1所示，图中基材层1；耐污层2；透明保护膜3；压敏胶4；离型膜5。该保护膜各层材质厚度如下表1和表2所示。

表1

表2

实施例2：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经60～80℃，1～2分钟干燥，然后再经uvled灯箱固化，固化光强800～1500mw/cm²，固化时间1～3秒。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。该保护膜各层材质厚度如下表3和4所示。

表3

表4

实施例3：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经60～80℃，1～2分钟干燥，然后再经uvled灯箱固化，固化光强800～1500mw/cm²，固化时间1～3秒。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。该保护膜各层材质厚度如下表5和6所示。

表5

表6

实施例4：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经60～80℃，1～2分钟干燥，然后再经uvled灯箱固化，固化光强800～1500mw/cm²，固化时间1～3秒。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。该保护膜各层材质厚度如下表7和8所示。

表7

表8

实施例5：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经60～80℃，1～2分钟干燥，然后再经uvled灯箱固化，固化光强800～1500mw/cm²，固化时间1～3秒。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。该保护膜各层材质厚度如下表9和10所示。

表9

表10

实施例6：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经60～80℃，1～2分钟干燥，然后再经uvled灯箱固化，固化光强800～1500mw/cm²，固化时间1～3秒。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。该保护膜各层材质厚度如下表11和12所示。

表11

表12

对比例：

该用于轨道车的耐污保护膜包括依次设置的粘接胶层、基材层和耐污层，其中在基材层上设置耐污层的工艺是：在基材层涂布耐污层，经80～120℃，3～5分钟干燥，然后再在40～60℃条件下熟化2～4天。其中为了使生产的保护膜方便运输，在粘接胶层的另一面设置离型膜，在耐污层的上方复合透明保护膜，防止损伤，待安装到位时，移出离型膜和透明保护膜。该保护膜各层材质厚度如下表13所示。

表13

对实施例1-5及对比例中的保护膜进行测试，各项性能的测试方法如下：

1.透光率测试：取一张50×50mm的待测漆面保护膜，撕掉离型膜，胶面对光源，依照gb/t2680-943.1测得其可见光透光率值。

2.耐污性测试：将漆面保护膜的耐污自修复面的透明保护膜撕掉，用晨光2110双杰记号笔(黑色)在耐污自修复层表面画1条3-5cm的线，放置10分钟后，用蘸满乙醇的布擦拭，能擦掉笔迹，人眼看不见笔迹为合格，否则为不合格。

3.伸长率测试：按照国标gb/t2567-2008对制备的漆面保护膜进行断裂伸长率测试。取10mm宽，150mm长的漆面保护膜，撕掉离型膜和保护膜，未施加拉伸的长度为l0，在符合gb/t2567-2008标准规定的拉力机上进行测试时，以自修复层出现裂纹或者薄膜断裂时的长度l1，断裂伸长率＝l1/l0

4.修复速度的判定

用铜刷在自修复层上用力划过，立即往上导入开水，秒表记录划痕修复的时间，单位“s”。

5.修复次数的判定

用铜刷在自修复层上用力划过，划痕修复后，重复用铜刷在自修复层上划过，记录自修复层可以修复的次数。

6.自修复持久性的判定

按gb/t2423.3-2006《电工电子产品环境试验第2部分：试验方法实验cab：恒定湿热试验》规定的方法进行老化，恒温恒湿试验箱温度设定为85℃，相对湿度设定为85％，老化时间为500h。老化后用铜刷测试自修复层的自修复性能。

7.纯水接触角的判定

根据标准gb/t30693的方法测试。

8.耐黄变性△b的判定

根据标准gb/t16422.2的方法测试。

9.粘结胶层的剥离力按照gb/t2792-2014胶粘带剥离强度的试验方法进行测试

具体测试结果见表14。

表14

其中，对比例采用的是水接触角比较小的涂层，水接触角低于实施例1-5。从以上数据来看采用水接触角比较大的疏水型涂层实例1-5，因为其水接触角较大，这也是针对高铁车身的特点设计，其耐污性能较对比例有明显优势，由于在性能上有意突出疏水性和耐污性，使得搞保护膜硬度有所提高，高铁上使用漆面保护膜时，由于高铁外形比较规整，它并不需要过多拉伸去适合各种不同的外表面，故而未重点考虑伸长率指标。

实例6的涂层的水接触角与对比例比较接近，但由于实例6的耐污涂层采用的是uvled光固化，uvled光固化涂层的致密度要高于对比例所采用的普通热固化和后期低温熟化工艺所生产的涂层，涂层的致密度越高，污渍越不容易渗透进去，耐污性就越好。从耐污数据数据上就可以看出两者差别，才有uvled光固化工艺的涂层耐污性要优于对比例。所以从实例6可以看出uvled光固化工艺，对涂层的致密度有很大提升，有利于涂层的耐污性提升。

另外，对于uvled灯箱固化，分为2组，其中一组灯箱选用365nm±10nmled发光单元和385nm±10nmled发光单元按照1：1的比例交替排列。排列方式如图2所示，可以以a、b和c3种排列方式中的任一种，该排列方式仅仅表示led发光单元排列方式，并非表示每个灯箱的led发光单元数量。而具体每个灯箱的led发光单元数量只需满足固化光强要求即可。