用于军事硬件的涂层必须能抵御日益复杂的化学和生物武器。此外,它们还必须经得起净化,通常需要用浓缩漂白剂和溶剂完全冲洗。抗化学剂涂料(CARC)系统目前几乎应用于美国武装部队的每辆战术和战斗车辆,是美国国防部(DOD)保护士兵免受化学和生物剂攻击的整体战略的重要组成部分。随着CARC系统投入使用25年,在延长涂层寿命、提高耐腐蚀性、减少对环境的影响、提高易用性和使应用过程更经济方面不断取得进展。



面对战斗,今天的士兵永远无法确定他们会遇到什么。战争继续变得更加复杂和危险。化学和生物武器,或“战争代理人”,已经使用了数百年,随着时间的推移,已经被提炼成高度致命和使人衰弱的化合物。军用硬件上使用的涂层必须能抵抗这些毒素。此外,它们还必须经得起净化,通常需要用浓缩漂白剂和溶剂完全冲洗。

抗化学剂涂料(CARC)系统目前几乎应用于美国武装部队的每辆战术和战斗车辆,是美国国防部(DOD)保护士兵免受化学和生物剂攻击的整体战略的重要组成部分。军用涂层系统还提供视觉和红外伪装,同时通过提供持续的腐蚀保护来保持车辆运行。2007年7月14日,CARC悄然庆祝了一个里程碑。25年前的这一天,位于弗吉尼亚州贝尔沃堡的陆军机动装备研究与发展司令部首次批准了美国陆军最广泛使用的涂层系统。从那时起,该系统已经发展成为世界上技术最先进的军用车辆涂层系统。

表1。
(编者注:本表是印刷版表格的更正版。)

CARC的起源

CARC是一个规范驱动的涂层系统。该规范概述了这种军用整理工艺的各个方面,包括涂层、清洗、预处理和应用。本规范的有机涂料部分详细说明了基材专用底漆和面漆(见表1)。

CARC系统最初是为了解决陆军在70年代末确定的三个与涂料相关的主要挑战:环境保护腐蚀控制,化学和生物制剂去污染,以及通过色素沉着和红外反射来伪装以避免被发现。当时的底漆和面漆主要是醇酸体系,对实现这些目标几乎没有帮助。

在70年代后期,美国正在制定许多法律,规范涂料行业中常见的一些重金属的使用。其中两种重金属,铅和铬,被广泛用于制造底漆和面漆。陆军希望在其涂料中消除这些重金属的使用,并在开发新的涂料系统时实施新的法规。该命令已发布给所有军用车辆制造商,包括奥什科什卡车。奥什科什卡车公司(Oshkosh Truck)邀请了它的供应商之一亨岑涂料(Hentzen Coatings),看看该公司能否制造出既符合腐蚀控制标准,又不含重金属的产品。Hentzen实验室之前开发了一种用于商业应用的产品,几乎满足了所有新的陆军标准。该产品经过了轻微的重新配制,最终得到的产品-双组分(2K),无铅和无铬环氧底漆-最终成为MIL-P-53022规范的基础。尽管MIL-P-53022 I型引物在性能上有了一些升级,但其基本配方与当时基本相同。

Hentzen还配制了一种2K聚氨酯面漆,满足了陆军涂层团队的其他目标。新系统具有非常低的光反射率(在60度时小于1.5%),明确的红外特征,最重要的是,能够进行化学和生物净化。消除污染的要求产生于冷战和苏联储存生物和化学武器的做法。这些武器可能比常规武器在车辆上更有效地使用。这种被称为“战争剂”的武器可以通过释放一种有毒的雾或气溶胶,覆盖车辆的外观,使车辆无法使用。如果发生这种类型的攻击,陆军希望确保士兵的安全,并允许车辆通过净化过程恢复服务。当时使用的原始去污剂是非常碱性的(高pH值),会破坏大多数涂层系统。新的面漆必须能承受强力的去污剂而不变色或失去附着力。Hentzen面漆经受住了这一过程,并最终成为第一个CARC面漆规范MIL-C-46168的基础。

视觉增强

CARC面漆的当前颜色托盘在MIL-C-53039版本中定义。这是在第一批CARC面漆获得批准之后。这些颜色被陆军内的伪装小组认定为最适合多种视觉效果的颜色。一些匹配某些非特定的地形,而另一些则匹配特定的战区。许多颜色来自北约国家举行的会议,目的是统一北约使用的车辆的颜色。一些常用的颜色名称来自这些北约会议召开的日期。例如,常见的绿色CARC油漆,联邦颜色标准34094绿,或“383绿”,源于北约组织在1983年3月举行的会议。“686 Tan”颜色在1986年6月的北约会议上被展示。最终,统一计划失败了,美国是少数几个采用这些颜色的国家之一。

改进配方

到80年代初,2K CARC底漆和面漆已经取代了主要军事承包商和原始设备制造商几乎所有的醇酸基涂料。1983年初,一位名叫Bhaskar Urs的配方师推出了一种新的单组分湿固化CARC涂料。这是Urs在过去20年里作为Hentzen涂料公司的技术总监独立工作期间对军用涂料市场做出的众多贡献之一。新的单组分产品最终成为MIL-C-53039规范的基础。虽然有早期的技术障碍需要克服,但涂层的易用性使其成为CARC涂料社区的自然选择。目前mil规格mil - dtl -53039占所有CARC面漆使用量的85%以上。

1988年,MIL-P-53022底漆规格更改为包括高固体产品。II型底漆是为了应对日益严格的环境法规而配制的。高固体产品中的挥发性有机化合物(VOCs)约为原始低固体配方的一半。

CARC系统添加了其他规格,并在MIL-C-53072中针对特定基材或特定应用进行了标识,例如MIL-C-22750用于内部面漆应用,MIL-P-23377用于有色基材底漆。

环境变化

在过去的20年里,许多军用涂料的新变种的发展都是由环境要求和目标驱动的。与所有涂料一样,配方已经适应了降低VOC限制和降低重金属含量。陆军研究实验室通过开发两种新的水分散规格并取消原有的CARC面漆来解决这些问题。规格也被修改为包括环保类型和类别,以捕捉军用涂料制造商正在引入的变化。

水分散CARC底漆和面漆。 1999年,ARL和一些现有的CARC供应商完成了两种水分散涂料的工作。MIL-DTL-64159列出的面漆提供了较低的VOC选择。MIL-DTL-64159 II型采用了一种新型聚合物珠压扁剂,取代了传统的二氧化硅。这种珠具有较好的耐蚀性和耐候性。另一种水分散涂料,底漆,也根据MIL-P-53030开发并获得批准。尽管这些涂料具有环保优势,但其固化速度较慢、容易起泡和多组分技术仍然使其难以从溶剂涂料过渡到溶剂涂料。

取消MIL-C-46168。 随着VOC法规变得更加严格,以及对其他CARC面漆的技术改进,MIL-C-46168变得可有可无。MIL-C-46168由于其较低的固体含量,易于喷涂,很少起泡,使其成为应用程序的一致涂层。但其野外风化性较差,VOC含量较高,易被清除。2005年10月,陆军研究实验室取消了该规范。

免除溶剂。 随着水分散涂料将VOC含量降低到1.5磅/加仑,carc制造商开始注意到免溶剂。这些溶剂被认为在大气中反应性较低,因此它们添加到配方中不计入VOCs。2000年,henzen是第一家获得1.5 VOC溶剂CARC面漆批准的公司,该涂层提供了溶剂系统的所有优点,不含高VOC。2005年底,MIL-C-53039变更为MIL-DTL-53039,并包括新型低voc、无有害空气污染物(HAPs)配方的II类指定。

去除铬。 除了VOC的变化,铬也被针对军用规格。如前所述,原MIL-P-53022底漆的配方不含铬。2000年,MIL-PRF-23377和MIL-PRF-85582有色底漆增加了“N类”称号,允许合格的非铬产品列入规范。近年来,这一类别已经有许多非常有前途的产品获得了资格,尽管它们在市场上的接受程度一直很慢。MIL-PRF-23377的铬化版本是经过时间考验的航空航天标准。航空航天制造商和国防部还没有完全接受这些N级替代品的有效性,由于战斗机或直升机的价格标签在数亿美元,现场测试可能会非常昂贵。一些实地评价正在进行中,但在不久的将来不太可能有任何结论性结果。

聚合物珠。 聚合物平面化的carc,现在包括MIL-DTL-64159和MIL-DTL-53039,是面漆项目的未来。改进的耐磨损性和优异的风化性能使“珠状”涂层具有性能优势。虽然目前销售的绝大多数CARC都是硅平晶,但在未来三到五年内,这种类型的CARC将步MIL-C-46168的后尘。“串珠”MIL-DTL-53039将无缝过渡到这种类型的技术,因为它对目前的单组分用户没有应用、固化或加工障碍。

未来趋势

政府没有对CARC市场规模的官方估计。原始设备制造商、政府设施和分包商的不同应用使数字难以确定,但非官方估计在7500万美元至2.5亿美元之间。在过去的20年里,市场和符合CARC规范的产品都有了长足的发展。

未来CARC系统最突出和可实现的目标包括延长寿命和提高耐腐蚀性。减少或“零”挥发性有机化合物和消除六价铬等环境目标仍在继续追求。与往常一样,增强的易用性和更经济的工艺仍然是涂料技术人员的目标。在CARC系统中使用QPL粉末涂料即将成为现实。其他目标,如自我去污涂层,最终可能导致消除去污过程。用于地面车辆的“隐形”涂层的开发,具有破坏热图像的能力,也是CARC系统讨论的一部分。所有这些因素将确保在可预见的未来,CARC系统内的变化速度将继续以相对较快的速度进行。这些改进将使CARC系统能够跟上创新的步伐,同时继续实现保护士兵的主要目标。