无溶剂环氧涂料在造船上的应用

摘要 : 为适应环保的要求 , 无溶剂环氧涂料在发达国家使用较多 , 在国内的应用实例较少。结合船厂在施工过程中遇到的问题 , 所采取的办法 , 肯定了该涂料的众多优点。

　　关键词 : 无溶剂环氧涂料 ; 造船 ; 应用

　　涂料工业在传统的油性涂料、酚醛树脂涂料和醇酸树脂涂料等的基础上 , 又发展了各种高性能的环氧树脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸涂料以及无机锌涂料等 , 但是这些类涂料中都含有大量的有机溶剂 , 不符合环境保护的要求。为减少有害物质、保护环境 , 我们结合造船业的实际进行了探索。

　　大家知道船舶是处于海洋环境中 , 经常受到海风和海洋大气的腐蚀 , 受高含盐量、高温、高湿的影响 , 引起金属的腐蚀率是很高的。因此 , 船用涂料在防腐蚀性方面的要求很高。由于环氧树脂类涂料具有优异的防腐蚀性能 , 因此造船工业中使用的涂料 85 % 以上为环氧涂料 , 有些船舶几乎全部采用环氧涂料。

　　环氧树脂涂料是造船工业中用量最大、用途最广的一种涂料 , 但是在普通环氧树脂涂料中含有大量的有机溶剂 , 如果能选用一种既适合造船工业 , 又对环境保护有利的环氧涂料 , 无疑是对环境保护的一种贡献 , 也有利于今后的发展。为此 , 我们在 5 条快速集装箱船上 , 选用了无溶剂环氧涂料。

　　1 　国内外的情况

　　无溶剂环氧涂料作为一种新型的高性能涂料 , 从目前所掌握的资料来看 , 世界上各著名船舶涂料公司均有生产。从产品样本来看 , 像 IP 油漆公司的 Intergoord 144 和 Interline154 系列 , 海虹 — 老人牌油漆公司的 Hempdur 35530 , Sigma 公司的 Sig - maguard CSF7443 和 7475 , KCC 公司的 Kore - pox . H . S EH3200 和以色列 Tamarin 公司的 AFRAPOXY S . F 等。上述这些油漆均是双组分无溶剂环氧漆 , 其固体含量大多数都在 95 % ～ 100 % 之间 , 一次成膜干膜在 200 μ m ～ 300 μ m , 适用于船上的一些腐蚀严重的部位 , 如原油舱、压载舱、空舱等潮湿的部位 ; 涂层坚固 , 耐水性好 , 还具有一定的耐化学物质及耐磨性 , 并且能满足欧洲等发达国家的 VOC 规则。

　　对于国内的无溶剂环氧漆 , 还没有找到成熟的商品 , 这可能是我国对环保要求与发达国家有一些差距有关。据了解 , 无溶剂环氧在欧美发达国家和新加坡使用较多 , 而在其他地区 , 甚至日本、韩国等造船国家相对较少 , 其原因与各个国家对环保的要求有关。无溶剂环氧相对于普通的环氧漆来讲 , 施工工艺上是有不同的要求和相对严格的施工条件 , 对于传统的造船涂装工艺要有一些改善才能适应。

　　2 　无溶剂环氧涂料的基本特性

　　无溶剂环氧涂料在抵抗腐蚀、抵抗化学物品和溶剂、防止摩擦方面的性能是很好的。对经过良好处理的表面附着力很强 , 用喷砂处理到 Sa2 . 5 级的处理方法被证明是很好的方法。一般来说喷砂的标准越高 , 涂层系统的防护性越强。使用无溶剂环氧能节约成本并产生非常可观的经济效益和环保效应。

　　首先 , 在 4 年～ 5 年内花费于涂料保养上的费用可以大大节省。其次 , 与传统防锈漆相比 , 无溶剂环氧漆在经过较长的使用期后 , 仍能保持较好的表面外观。再次 , 由于涂料的固体含量几乎高达 100 % , 相对可以节省涂装的工作时间。因此对于造船施工来讲可以节省人工 , 从而节省开支。例如总厚度为 400 μ m 的涂层膜厚要求 , 对于低固体分含量的油漆来说 , 最起码需要 5 道涂层才能达到规定的膜厚 , 但对于无溶剂环氧来说 , 只需要 2 道 200 μ m 的膜厚即可。所以 , 尽管无溶剂环氧涂料的单价比较高 , 但每 m 2 所耗的费用比反而比较低。

　　另外 , 由于无溶剂环氧涂料与其它产品的最大区别 , 无论在熟化或者应用时都不需要溶剂或水 , 低粘度的胺固化剂、液态的环氧树脂和颜料结合形成的涂层具有非同一般的特性。

　　2 . 1 　边缘覆盖性

　　无溶剂环氧涂层对没有处理过的钢板边缘具有强大的覆盖能力 , 比溶剂型环氧漆效果更好。

　　2 . 2 　不收缩 — 无伸长力

　　不含溶剂的环氧在熟化过程中不收缩 , 涂层在干燥以后没有伸长 , 这是无溶剂环氧涂层经久耐用的主要特点。溶剂型的环氧涂层在干燥时 , 由于溶剂挥发会导致破裂 , 而无溶剂环氧的不收缩性使其在遇到不平钢板时 , 不易发生裂纹。

　　2 . 3 　施工的安全性

　　由于普通溶剂型环氧漆含有超过 40 % 以上的可挥发性有机溶剂 , 即使是厚浆型的环氧漆 , 可挥发的有机物含量 (VOC) 也有 20 % 以上。大量存在的有机溶剂 , 给涂料使用中带来了大量的安全、卫生和环保问题。仅以在溶剂型环氧漆中存在最多的二甲苯和醋酸丁酯为例 , 它们的闪点分别是 17 ℃ 和 22 ℃ , 爆炸极限为 1 % ～ 7 . 6 % 和 1 . 2 % ～ 15 % , 在造船生产中存在着大量的明火作业 , 因此涂装施工时必须避开明火作业 , 或者等涂装作业完 , 测爆合格后再进行 , 而停止明火作业的时间取决于溶剂挥发过程的长短和通风条件。使用无溶剂环氧漆由于挥发性溶剂很少 , 可大大减少这个时间过程 , 给造船厂的生产安排带来便利。

　　另外 , 有机溶剂多数是有毒有害物质 , 对人体均有不同的毒害作用 , 为了保证施工人员的身体健康 , 必须限制其在空气中的含量。还以上述两种溶剂为例 , 按卫生标准 , 它们在空气中的最大允许含量为 435mg/ m 3 和 710mg/ m 3 , 在涂料中有机溶剂含量越高 , 需要补充新鲜空气的量也越多 , 即要求通风量越大。对于船舶的封闭舱室更为突出 , 使用无溶剂环氧漆就意味着可以减少这部分通风量。

　　2 . 4 　环保性

　　必须强调的是使用无溶剂环氧涂料最突出的优点 , 能够减少有机溶剂挥发对空气的污染。当前世界各国对环境的要求越来越高 , 尤其是一些发达国家 , 对涂料中的挥发性有机物的含量 (VOC) 均给予了限制 , 对挥发性有机物的排放也给予了限制。目前欧美发达国家对造船业使用的涂料有严格的 VOC 规定 , 相信不久的将来其它国家也会有更严格的规定。

　　我国作为一个发展中国家 , 为了赶超世界先进水平 , 走可持续发展的道路 , 避免少走先污染后治理的弯路 , 提高我们的环保要求 , 这一点在我国的 “ 大气污染综合排放标准 ” 中就有体现。对原有污染源和新污染源的排放标准以二甲苯为例 , 从 90mg/ m 3 提高到 70mg/ m 3 , 这也说明我国政府越来越重视环境保护。因此严格限制涂料中的 VOC , 以至最大程度的减少对环境的破坏 , 达到零排放将是今后的方向。在船舶涂料中涂料的无溶剂化、水性化都将是未来的发展方向 , 而无溶剂环氧涂料在目前条件下更具有实用性。

　　3 　无溶剂环氧涂料的应用

　　我公司建造的 5 条 1236 快速集装箱船是出口瑞士的产品 , 船东提出要使用无溶剂环氧涂料的要求。由于厂内设备和工艺条件的限制 , 我们曾建议船东修改为常规的环氧漆 , 但该船东在德国订造的 5 条姐妹船的压载舱和货舱及其它封闭舱是使用的无溶剂环氧漆 , 希望我厂也使用同类型的涂料。为了使我们的造船涂装水平能跟上世界的先进水平 , 也为了能在不断提高的环保要求条件下 , 更好地发展造船工业 , 经过认真的研究 , 决定从我厂本系列船上使用无溶剂环氧漆 , 并对将要遇到的问题 , 预先采取了对策。

　　3 . 1 　粘度的变化

　　由于使用的无溶剂涂料是一种不含溶剂无焦油的环氧涂料 , 漆固体分含量高达 95 % , 粘度较高 , 这对喷涂设备提出了较高的要求。以往产品使用的一些老的喷漆泵 , 根本不能将此涂料正常喷出 , 所以添置了压力比更高的新型喷漆泵。但在施工过程中 , 由于它不含溶剂 , 其干燥、固化过程中不是靠溶剂的挥发 , 而完全依赖于自身的固化反应 , 其反应过程较快 , 且受温度影响较大 , 因此 , 油漆工必须将温度控制在 20 ℃ 以下。夏天高温季节施工时 , 在混合 1h ～ 2h 之间涂料粘度迅速增加 , 使得适合喷涂的施工时间仅在 1h 左右 , 这大大增加了我们油漆工施工的难度。为解决这一难题 , 采取了以下 措施。

　　a . 油漆工必须在上一套油漆喷完以前 5min ～ 10min 左右再将下一套要使用的油漆混合、搅拌、熟化 ;

　　b . 在混合过程中适当加入少量的稀释剂 ( 视环境温度而定 ); c . 喷嘴采用提高喷漆泵的压力 , 选用合适口径的喷嘴 , 适当的喷嘴管长度。

　　另外 , 冬季施工由于温度较低 , 油漆的粘度增加 , 按以往的经验是用增加稀释剂的方法来降低粘度 , 但在使用无溶剂环氧时 , 如果仅依靠这种方法将失去使用无溶剂环氧的意义。因此在使用过程中尽量将油漆存放在室内 , 在现场把油漆预先放置在集装箱内保持温度 , 使涂料本身的温度尽量不低于 15 ℃ , 以提高涂料的温度来降低粘度 , 达到能喷涂的要求 , 并且适当的提高涂料泵的压力 , 尽量缩短喷漆皮管的长度 , 以使涂料能正常的喷涂。

　　总而言之 , 在使用无溶剂环氧涂料的过程中 , 通过五条船的建造 , 对无溶剂环氧涂料有了更进一步的认识 , 今后会更加推广使用这种具有环保意义的新型涂料。