無溶劑環氧涂料在造船上的應用

摘要 : 為適應環保的要求 , 無溶劑環氧涂料在發達國家使用較多 , 在國內的應用實例較少。結合船廠在施工過程中遇到的問題 , 所采取的辦法 , 肯定了該涂料的眾多優點。

　　關鍵詞 : 無溶劑環氧涂料 ; 造船 ; 應用

　　涂料工業在傳統的油性涂料、酚醛樹脂涂料和醇酸樹脂涂料等的基礎上 , 又發展了各種高性能的環氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、丙烯酸涂料以及無機鋅涂料等 , 但是這些類涂料中都含有大量的有機溶劑 , 不符合環境保護的要求。為減少有害物質、保護環境 , 我們結合造船業的實際進行了探索。

　　大家知道船舶是處于海洋環境中 , 經常受到海風和海洋大氣的腐蝕 , 受高含鹽量、高溫、高濕的影響 , 引起金屬的腐蝕率是很高的。因此 , 船用涂料在防腐蝕性方面的要求很高。由于環氧樹脂類涂料具有優異的防腐蝕性能 , 因此造船工業中使用的涂料 85 % 以上為環氧涂料 , 有些船舶幾乎全部采用環氧涂料。

　　環氧樹脂涂料是造船工業中用量最大、用途最廣的一種涂料 , 但是在普通環氧樹脂涂料中含有大量的有機溶劑 , 如果能選用一種既適合造船工業 , 又對環境保護有利的環氧涂料 , 無疑是對環境保護的一種貢獻 , 也有利于今后的發展。為此 , 我們在 5 條快速集裝箱船上 , 選用了無溶劑環氧涂料。

　　1 　國內外的情況

　　無溶劑環氧涂料作為一種新型的高性能涂料 , 從目前所掌握的資料來看 , 世界上各著名船舶涂料公司均有生產。從產品樣本來看 , 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。上述這些油漆均是雙組分無溶劑環氧漆 , 其固體含量大多數都在 95 % ～ 100 % 之間 , 一次成膜干膜在 200 μ m ～ 300 μ m , 適用于船上的一些腐蝕嚴重的部位 , 如原油艙、壓載艙、空艙等潮濕的部位 ; 涂層堅固 , 耐水性好 , 還具有一定的耐化學物質及耐磨性 , 并且能滿足歐洲等發達國家的 VOC 規則。

　　對于國內的無溶劑環氧漆 , 還沒有找到成熟的商品 , 這可能是我國對環保要求與發達國家有一些差距有關。據了解 , 無溶劑環氧在歐美發達國家和新加坡使用較多 , 而在其他地區 , 甚至日本、韓國等造船國家相對較少 , 其原因與各個國家對環保的要求有關。無溶劑環氧相對于普通的環氧漆來講 , 施工工藝上是有不同的要求和相對嚴格的施工條件 , 對于傳統的造船涂裝工藝要有一些改善才能適應。

　　2 　無溶劑環氧涂料的基本特性

　　無溶劑環氧涂料在抵抗腐蝕、抵抗化學物品和溶劑、防止摩擦方面的性能是很好的。對經過良好處理的表面附著力很強 , 用噴砂處理到 Sa2 . 5 級的處理方法被證明是很好的方法。一般來說噴砂的標準越高 , 涂層系統的防護性越強。使用無溶劑環氧能節約成本并產生非常可觀的經濟效益和環保效應。

　　首先 , 在 4 年～ 5 年內花費于涂料保養上的費用可以大大節省。其次 , 與傳統防銹漆相比 , 無溶劑環氧漆在經過較長的使用期后 , 仍能保持較好的表面外觀。再次 , 由于涂料的固體含量幾乎高達 100 % , 相對可以節省涂裝的工作時間。因此對于造船施工來講可以節省人工 , 從而節省開支。例如總厚度為 400 μ m 的涂層膜厚要求 , 對于低固體分含量的油漆來說 , 最起碼需要 5 道涂層才能達到規定的膜厚 , 但對于無溶劑環氧來說 , 只需要 2 道 200 μ m 的膜厚即可。所以 , 盡管無溶劑環氧涂料的單價比較高 , 但每 m 2 所耗的費用比反而比較低。

　　另外 , 由于無溶劑環氧涂料與其它產品的最大區別 , 無論在熟化或者應用時都不需要溶劑或水 , 低粘度的胺固化劑、液態的環氧樹脂和顏料結合形成的涂層具有非同一般的特性。

　　2 . 1 　邊緣覆蓋性

　　無溶劑環氧涂層對沒有處理過的鋼板邊緣具有強大的覆蓋能力 , 比溶劑型環氧漆效果更好。

　　2 . 2 　不收縮 — 無伸長力

　　不含溶劑的環氧在熟化過程中不收縮 , 涂層在干燥以后沒有伸長 , 這是無溶劑環氧涂層經久耐用的主要特點。溶劑型的環氧涂層在干燥時 , 由于溶劑揮發會導致破裂 , 而無溶劑環氧的不收縮性使其在遇到不平鋼板時 , 不易發生裂紋。

　　2 . 3 　施工的安全性

　　由于普通溶劑型環氧漆含有超過 40 % 以上的可揮發性有機溶劑 , 即使是厚漿型的環氧漆 , 可揮發的有機物含量 (VOC) 也有 20 % 以上。大量存在的有機溶劑 , 給涂料使用中帶來了大量的安全、衛生和環保問題。僅以在溶劑型環氧漆中存在最多的二甲苯和醋酸丁酯為例 , 它們的閃點分別是 17 ℃ 和 22 ℃ , 爆炸極限為 1 % ～ 7 . 6 % 和 1 . 2 % ～ 15 % , 在造船生產中存在著大量的明火作業 , 因此涂裝施工時必須避開明火作業 , 或者等涂裝作業完 , 測爆合格后再進行 , 而停止明火作業的時間取決于溶劑揮發過程的長短和通風條件。使用無溶劑環氧漆由于揮發性溶劑很少 , 可大大減少這個時間過程 , 給造船廠的生產安排帶來便利。

　　另外 , 有機溶劑多數是有毒有害物質 , 對人體均有不同的毒害作用 , 為了保證施工人員的身體健康 , 必須限制其在空氣中的含量。還以上述兩種溶劑為例 , 按衛生標準 , 它們在空氣中的最大允許含量為 435mg/ m 3 和 710mg/ m 3 , 在涂料中有機溶劑含量越高 , 需要補充新鮮空氣的量也越多 , 即要求通風量越大。對于船舶的封閉艙室更為突出 , 使用無溶劑環氧漆就意味著可以減少這部分通風量。

　　2 . 4 　環保性

　　必須強調的是使用無溶劑環氧涂料最突出的優點 , 能夠減少有機溶劑揮發對空氣的污染。當前世界各國對環境的要求越來越高 , 尤其是一些發達國家 , 對涂料中的揮發性有機物的含量 (VOC) 均給予了限制 , 對揮發性有機物的排放也給予了限制。目前歐美發達國家對造船業使用的涂料有嚴格的 VOC 規定 , 相信不久的將來其它國家也會有更嚴格的規定。

　　我國作為一個發展中國家 , 為了趕超世界先進水平 , 走可持續發展的道路 , 避免少走先污染后治理的彎路 , 提高我們的環保要求 , 這一點在我國的 “ 大氣污染綜合排放標準 ” 中就有體現。對原有污染源和新污染源的排放標準以二甲苯為例 , 從 90mg/ m 3 提高到 70mg/ m 3 , 這也說明我國政府越來越重視環境保護。因此嚴格限制涂料中的 VOC , 以至最大程度的減少對環境的破壞 , 達到零排放將是今后的方向。在船舶涂料中涂料的無溶劑化、水性化都將是未來的發展方向 , 而無溶劑環氧涂料在目前條件下更具有實用性。

　　3 　無溶劑環氧涂料的應用

　　我公司建造的 5 條 1236 快速集裝箱船是出口瑞士的產品 , 船東提出要使用無溶劑環氧涂料的要求。由于廠內設備和工藝條件的限制 , 我們曾建議船東修改為常規的環氧漆 , 但該船東在德國訂造的 5 條姐妹船的壓載艙和貨艙及其它封閉艙是使用的無溶劑環氧漆 , 希望我廠也使用同類型的涂料。為了使我們的造船涂裝水平能跟上世界的先進水平 , 也為了能在不斷提高的環保要求條件下 , 更好地發展造船工業 , 經過認真的研究 , 決定從我廠本系列船上使用無溶劑環氧漆 , 并對將要遇到的問題 , 預先采取了對策。

　　3 . 1 　粘度的變化

　　由于使用的無溶劑涂料是一種不含溶劑無焦油的環氧涂料 , 漆固體分含量高達 95 % , 粘度較高 , 這對噴涂設備提出了較高的要求。以往產品使用的一些老的噴漆泵 , 根本不能將此涂料正常噴出 , 所以添置了壓力比更高的新型噴漆泵。但在施工過程中 , 由于它不含溶劑 , 其干燥、固化過程中不是靠溶劑的揮發 , 而完全依賴于自身的固化反應 , 其反應過程較快 , 且受溫度影響較大 , 因此 , 油漆工必須將溫度控制在 20 ℃ 以下。夏天高溫季節施工時 , 在混合 1h ～ 2h 之間涂料粘度迅速增加 , 使得適合噴涂的施工時間僅在 1h 左右 , 這大大增加了我們油漆工施工的難度。為解決這一難題 , 采取了以下 措施。

　　a . 油漆工必須在上一套油漆噴完以前 5min ～ 10min 左右再將下一套要使用的油漆混合、攪拌、熟化 ;

　　b . 在混合過程中適當加入少量的稀釋劑 ( 視環境溫度而定 ); c . 噴嘴采用提高噴漆泵的壓力 , 選用合適口徑的噴嘴 , 適當的噴嘴管長度。

　　另外 , 冬季施工由于溫度較低 , 油漆的粘度增加 , 按以往的經驗是用增加稀釋劑的方法來降低粘度 , 但在使用無溶劑環氧時 , 如果僅依靠這種方法將失去使用無溶劑環氧的意義。因此在使用過程中盡量將油漆存放在室內 , 在現場把油漆預先放置在集裝箱內保持溫度 , 使涂料本身的溫度盡量不低于 15 ℃ , 以提高涂料的溫度來降低粘度 , 達到能噴涂的要求 , 并且適當的提高涂料泵的壓力 , 盡量縮短噴漆皮管的長度 , 以使涂料能正常的噴涂。

　　總而言之 , 在使用無溶劑環氧涂料的過程中 , 通過五條船的建造 , 對無溶劑環氧涂料有了更進一步的認識 , 今后會更加推廣使用這種具有環保意義的新型涂料。