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浅谈重防腐涂料涂装工艺的发展

2016-05-09 09:48:05
作者:唐钦良、范国栋、李敏风
来源:中国船级社认证公司、中山星牌马龙涂料有限公司、中国涂料工业协会专家委员会

近几年来,涂装技术在船舶行业领先的日本与韩国加强了对先进、环保涂装技术的研究,抢占了技术的制高点,其船舶涂装生产效率比我国高出20%左右。

    1·前言


    涂装工艺包括工艺流程的设计与布置、涂装设备的选型、表面处理、无气喷涂、固化(干燥)等技术条件的控制等,是重防腐涂料成为产品的过程。因此在重防腐行业,人们对涂装工艺的开发予以极大的关注,特别是集装箱行业,它创新性地推广了施工采用液压泵,自动辊涂车间底漆以及自动喷漆中喷嘴多方位固定排列、箱体移动等3项新工艺,大大提高了生产效率:(1)每3min可生产一只20尺的集装箱;(2)提高涂层的均匀度,减少涂料耗量2%;(3)严格控制有机溶剂的挥发,取得了节能减排的最好效果。

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    近几年来,涂装技术在船舶行业领先的日本与韩国加强了对先进、环保涂装技术的研究,抢占了技术的制高点,其船舶涂装生产效率比我国高出20%左右。中国作为世界第一大造船国,也将提高涂装技术作为主要竞争手段。如中船重工所属的长江、长平机械厂与701所3家单位成立了中船重工涂装技术联合体,主要攻克涂装技术难关,发展涂装工艺;上海外高桥船厂将船舶涂料采用大桶包装方式,涂装使用先进的双组分无气喷涂、加热喷涂工艺,既保证了涂层质量,又减少了涂料耗量,取得了较好的效果。


    但在建筑、钢结构、石化等行业,涂装工艺比较落后,很少采用钢板和型钢预处理机进行抛丸、喷车间底漆工艺;很多涂装单位还在用石英砂作磨料进行开放式喷砂;对厚膜型重防腐涂料却用手工辊、刷涂方法,很难保证涂层质量。因此,涂装技术明显成为行业发展的瓶颈。


   
2·发展先进的涂装工艺


    从实际情况分析,我国重防腐涂料制造技术已处于世界领先水平,但重防腐涂装总体水平落后于国际著名品牌公司。因涂装技术寄寓于重防腐涂料的施工性,故先进涂装工艺的开发可以从4个方面进行。


    2.1高性能涂装设备的开发


    无气喷涂法是重防腐涂料涂装中最主要的方法,具有以下特点:涂装效率高,适应现代化涂装流水线;适应高固体分厚膜型、无溶剂等高性能重防腐涂料,一次喷漆可达较高的干膜厚度;在掌握合适喷漆压力的基础上,施工时可少加或不加稀释剂,有利于节能、环保;无气喷漆时雾化的涂料无空气、油、水等杂质混入;涂料压力高、渗透快、涂层附着力好等。


    高性能涂装设备是实现重防腐涂料高性能的必要条件。随着重防腐涂料的发展,众多的高性能无机、有机富锌底漆,各类高固体分底、面漆,混合期小于0.5h的无溶剂环氧涂料、聚脲等的闪亮登场以及无气喷涂方法的应用,促使了无气喷漆设备技术的发展。近年来,国外的GRACO、WIWA、WAGNER公司,国内的长江、长平机械厂均研制、开发了各类无气喷漆机,以适应不同重防腐涂料的需要。各种专用无气喷漆机见表1。

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    2.2表面处理的要求


    表面处理是喷重防腐涂料前除去钢材等基材表面的附生物或生成的异物,以提高基材表面与涂层的附着力或赋予表面一定的耐蚀性的过程。表面处理是重防腐涂料涂装工艺中最重要的部分,是重防腐涂料发挥优异性能的关键。在影响防腐蚀涂层的有效使用寿命的诸多因素中,表面处理质量的影响率最高,达49.5%,其他依次为:涂装工艺条件等26.5%,涂层厚度19.1%,涂料种类4.9%。


    表面处理包括去油脱脂,扫砂、喷砂和抛丸,电焊缝及角隅结构打磨处理等,其主要目的是加强与改善涂层与基底间的附着力:(1)基材表面有一定等级的清洁度,提高涂料的润湿性;(2)使基材表面有一定等级的粗糙度,提高涂料与基材的附着力;(3)强化钢材表面,有效消除残余应力,增强涂层的耐腐蚀能力。


    前几年,在重防腐涂料、涂装行业中特别强调表面处理的作用。如有些厂家研制的水性无机富锌底漆对喷(抛)砂的表面清洁度等级必须为ISO8501的Sa3级,这样包括人工、材料、能耗在内的定额高达35元/m2以上(上海地区)。在某些重点工程中,表面处理费用占包工包料涂装总费用的60%。随着涂装技术的发展和国家对节能环保的重视,国内外重防腐涂料厂加强了各种高性能涂料对表面处理等级适应性的研究。目前,已很少有清洁度要求达到Sa3级的重防腐涂料,使重防腐涂料涂装技术在节能、环保上又迈进了一大步。表2为AkzoNobel几种涂料对表面处理的要求。

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    在工程成本、涂装承包费用计算时,须考虑大型工程的设计、业主、总包、涂装的分包等因素。以2种环氧底漆表面处理费用为例,其成本对比见表3。

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    随着涂装技术的逐渐规范化,目前特别强调对切割边、电焊缝等结构缺陷的处理。ISO 12944-3:1998 Paintsand vanishes──Corrosion protection of steel structuresby protective system──Part3:Design consideration国际标准对不同预处理等级作了规定,见表4。其中,在C4、C5的大气腐蚀环境下,结构缺陷处理的等级必须达到P3级。

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    2.3涂装工艺设计


    涂装工艺流程是涂装设计的主要内容之一,是保证涂层质量的关键。设计涂装工艺流程的依据是重防腐涂料的涂层配套方案和规定膜厚,现有涂装设备和涂装流水线特点,重防腐涂料的各项施工性能等。以夏漳大桥钢箱梁外侧涂层配套、上海振华(重工)集团长兴基地涂装设备流水线为例,钢箱梁外表面涂装工艺流程设计如下(在工厂中):钢材─表面预处理抛丸、喷车间底漆─焊接成型─表面清理、结构处理─检查清理质量,不合格则返工─喷砂除锈─吸尘、除尘─检查清洁度和粗糙度,不合格则返工─焊缝处贴胶带─电弧喷铝─检查质量、厚度等,不合格则返工─喷涂环氧封闭漆─预涂、喷涂环氧云铁中间漆─质量检查(如外观、厚度等),不合格则返工─预涂、喷涂氟碳面漆─检查外观、膜厚及附着力等,不合格则返工─养护。


    在工地,钢箱梁外表面涂装工艺流程设计为:坏焊缝补涂合格─其他部位涂层损坏处修补合格─表面清洗、砂布打磨─检查清洗、打磨质量,不合格则返工─喷涂第二道氟碳面漆─检查外观、膜厚及附着力等,不合格则返工─全桥交工验收以前全面涂装修补─交工验收。


    须引起高度注意的是环氧云铁中间漆与第一道氟碳面漆及两道面漆间的最大涂装间隔。由于各个重防腐涂料生产厂家的产品技术性能不一,上述2种涂料的最大涂装间隔也各不相同,见表5。

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    超过了最大涂装间隔的涂层必须经过打磨处理,以便保证涂层的附着力。除了在涂装工艺流程设计中设计此工序外,还必须保证该工序有充足的操作时间和经费(10~12元/m2)。在实际操作中,涂装工程队也不能擅自更改,而涂料公司的技术服务人员也必须把好涂装工艺流程这道关,偷工减料的教训十分深刻。


    2.4喷漆环境条件的掌握


    重防腐涂料一般在室外喷漆,温度、湿度、照明、风力状况等对漆膜质量影响较大。在各大公司的重防腐涂料说明书中,均详细阐明了喷漆、涂层固化、干燥时所必需的环境条件。因此,涂料公司技术服务人员应认真指导,严格控制并把关。需强调的是应根据涂料的成膜机理、作用,依据当时的环境条件、有目的地调节某些施工技术参数,以达到涂层的最好效果。比如,对于封闭无机硅酸锌底漆涂层、电弧喷铝和混凝土层的孔隙,必须配套喷涂专用的环氧封闭漆。在气温高于30°C的季节,封闭漆容易出现“干喷”状态,使环氧中层漆和面漆的漆膜鼓泡。要解决上述漆膜弊病,可采取以下3条措施:(1)在气温低于30°C的早、晚喷涂作业;(2)提高操作人员的工作责任心,尽量使喷嘴与被涂物之间的距离控制在25~30cm;(3)适当调慢稀释剂的挥发速度,增加封闭漆的渗透能力。


    3·结语


    涂装工艺的正确性和先进性在重防腐涂料中起着至关重要的作用,在同样的涂料配套体系中,涂装工艺直接决定了防腐涂层的保护寿命。因此,在设计重防腐涂料配套体系时,必须考虑涂装工艺的正确性和先进性。

 

 

 

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责任编辑:王元

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标签: 钢结构, 重防腐涂料, 涂装工艺, 表面处理, 无气喷涂

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