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无溶剂环氧涂料在淤泥箱的涂装应用

发布时间:2021年08月18日    点击:[0]人次

无溶剂环氧涂料在淤泥箱的涂装应用

0 前 言随着国家环保形势的越来越严峻及国家对环保问题的重视,于2015年2月1日实施对涂料征收消费税。在此高压态势下,涂料的水性化、无溶剂、高固体分化是未来的发展方向和必然的选择,对此传统溶剂型涂料VOC排放大户——集装箱行业已率先全面实行集装箱涂料水性化,其他涂料行业也在积极的转变中。

难以水性化的行业也在大力推广高固体分或无溶剂涂料,无溶剂涂料得到更广泛的应用中国机械网okmao.com。

淤泥箱一般用于污水处理厂,装载与运输污水处理前后的淤泥、泥浆、垃圾等废弃物,由于淤泥成分复杂,有酸、碱、盐、油、海水、沙石等,以往箱内普通环氧涂料涂层在使用1 a后就被磨耗殆尽或由于被成分复杂淤泥浸泡而使涂层失效,时间稍长甚至会将钢板磨穿;其次,在箱内封闭半封闭环境下,普通溶剂型涂料涂装有极大安全隐患;另外,箱内普通涂层涂装道数多,亦影响施工节奏与生产效率。

无溶剂环氧涂料正以其不含挥发性有机物(VOC)、优异耐磨性、耐化性及无与伦比的厚涂性,极好地满足淤泥箱内涂层的要求并得到应用。

1 无溶剂环氧涂料组成与特性1.1 无溶剂环氧涂料的组成(见表1)

无溶剂环氧涂料的组成

无溶剂环氧涂料是由主剂与固化剂组成的双组分涂料,主剂采用低分子量、低黏度的双酚A或双酚F环氧树脂,添加可以参与反应的活性稀释剂,精选颜填料及助剂经高速分散或研磨而成,固化剂则由低黏度改性胺组成,主剂与固化剂树脂均为100%固体含量的树脂而实现无溶剂化。

1.2 无溶剂环氧涂料的特性1.2.1 极低VOC无溶剂环氧涂料理论上100%固体含量零VOC,但实际上由于助剂或添加少量的助溶剂缘故,一般固体分是98%以上,VOC含量极低,符合国家相关的环保政策;另一方面由于涂装时低VOC的排放,特别适用于封闭或半封闭的环境下保证涂装的安全。

1.2.2 厚涂性无溶剂环氧涂料几乎不含溶剂,施工时亦不需加入溶剂,因而施工时湿膜厚度即为干膜厚度,选用合适的流变助剂使具有极好的厚涂性,一般每道能达300 μm以上,甚至可达500 μm以上,大大降低施工时间与成本,提高涂装节奏与生产效率。

1.2.3 耐化性无溶剂环氧涂料固化一次成膜,交联密度高,涂层致密性好,具有优异的耐介质性,如耐化学品性、耐酸性、耐碱性、耐海水性、耐热油水性及耐油品性等。

1.2.4 耐磨性无溶剂环氧涂料树脂含量高,涂层交联度高,具有良好的耐磨损性。

表2为无溶剂环氧涂料典型性能指标(参考中远关西无溶剂环氧涂料产品性能指标)。

无溶剂环氧涂料典型性能指标

2 无溶剂环氧涂料的应用目前世界各大主要的涂料制造商都有自己的无溶剂环氧涂料产品,在船舶饮用水舱、油舱、储罐内壁、管道、槽罐车、煤炭箱等封闭或半封闭环境下内防腐有着广泛的使用,随着产品的推广将在更多领域内使用。本次主要介绍无溶剂环氧涂料在淤泥箱领域的使用。

香港环卫署下属某污水处理厂,是世界最大的污水处理厂之一,该污水处理厂需要用到大量的淤泥箱。其之前淤泥箱内壁普通溶剂型环氧涂层在使用1 a左右时间即已磨损殆尽,严重的甚至在几年时间将钢板也磨穿,因此对内涂层提出更高的要求。

最新一批有几百台淤泥箱需要生产,外涂层体系是热喷锌+环氧封闭漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆。箱内的腐蚀环境更严重,需经受各种淤泥、污泥及各类废弃物里酸碱性物质的浸泡及海水浸泡,亦需经受淤泥与沙石等对涂层不断的磨损,因而客户对内涂层要求用热喷锌处理,加1 mm以上的聚脲涂层。

然而这种内涂层的施工困难且成本极高,经几次与制造商及业主的交流,最终业主同意使用无溶剂环氧涂料作为内涂层,确定淤泥箱的内壁涂层体系如表3所示

淤泥箱的内壁涂层体系

淤泥箱从钢板抛丸处理到主体涂层的施工需要一段时间,车间底漆主要是在钢板抛丸后临时保护,到主体涂料无溶剂环氧的施工时,车间底漆需要打磨与清洁。有部分涂膜被打掉,亦会留下部分涂膜,之所以选用无锌类的车间底漆,是因为含锌类底漆在各种酸碱性介质的长期浸泡下会产生不良影响。

3 涂装工艺与效果3.1 涂装工序与工艺淤泥箱的涂装虽主要介绍无溶剂环氧的内层涂装,然而箱内外壁是一个整体,外壁的涂装工序更多,对于制造商,追求的是整箱涂装的效率。内壁无溶剂环氧施工时是一道完成膜厚500 μm以上的涂装,正因为在半封闭环境下内壁涂装工艺的简单化使箱整体涂装节奏更快、涂装效率更高,箱整涂装工序如下:

钢板(内壁)→抛丸(Sa2.5)→喷涂车间底漆→焊接成箱→外壁抛丸(Sa3)→外壁热喷锌→外壁封闭底漆→内壁打磨/清洁→内壁喷涂无溶剂环氧→外壁刮原子灰→原子灰打磨→外壁中间漆两道→烘烤(80℃、20 min)→外壁聚氨酯面漆→自然干燥或烘干→修补→水密性实验…

从涂装工序上看,内涂层的涂装比较简单,然而如果内涂层分为二道涂装就会碰到许多问题。主要是在封闭半封闭环境下,第二道涂装时须在第一道上面。无溶剂环氧虽活化期短,但干燥却比普通环氧慢许多,要等第一道干燥了再喷第二道,严重影响涂装的节奏、生产效率与交货期,另外两道涂装在涂膜的致密性与耐化性方面比一道的差些。

3.2 内涂层无溶剂环氧涂料涂装参数(见表4)

内涂层无溶剂环氧涂料涂装参数

3.3 涂装效果淤泥箱外表面采用抛丸后,热喷锌处理,涂层为封闭底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆,再加刮原子灰与打磨。箱外涂层平整光滑、丰满度优良、光泽高(85%以上),颜色为绿色,环保美观,涂层膜厚在360μm左右,现场拉拔附着力测试,附着力10 MPa以上。表观效果如图1。

箱外涂层效果

箱内无溶剂环氧涂层,一道完成的涂层平整光滑、丰满度优异、中等光泽(50%~60%),除极个别部位有小流挂,整体无流挂现象,颜色为灰色,耐脏,涂层膜厚一般在550~700 μm,现场拉拔附着力测试,附着力10 MPa以上。表观效果如图2。

箱内涂层效果

4 无溶剂环氧涂料现场涂装注意无溶剂环氧涂料在现场涂装施工,与普通溶剂型涂料有较大的不同。无溶剂环氧涂料对施工的要求更高,稍有不小心会出问题,因而在施工的过程中最好有涂料技术服务的全程跟踪。下面是涂装施工时需特别注意的事项:

4.1 预 涂箱内结构比较复杂,有许多边角及隐蔽的部位,这些部位在大面积涂装前须预涂,否则会出现漏涂或叠枪膜超厚而流挂现象,预涂时用刷子或小辊筒进行。

4.2 膜厚控制无溶剂环氧涂层是一道涂装完成,干膜厚即能达500 μm以上,在喷涂时要注意膜厚的控制,定时用湿膜卡测量。

因无溶剂环氧的湿膜厚度就几乎等于干膜厚度,施工时控制湿膜厚度在550~600 μm,有些部位因叠枪膜厚达800~900 μm也没有流挂发生,足见产品防流挂性能之好,然而过厚涂层有流挂与烘烤起泡的风险。

4.3 活化期即涂料调配后的使用时间,无溶剂环氧涂料的活化期一般比较短,在实验室测量时约为3 h,然而在现场使用时并非如此。实验室测量是用小样测量,混合后测量黏度的变化,但量少时“热积累”效应不明显。

在现场调配的如为20 L,主剂树脂与固化剂混合后,开始反应放热,无溶剂环氧涂料黏度高、无稀释剂,热量难以释放而积累,积累的热量反过来加速树脂与固化剂的反应,又再加速放热……如此产生连锁的“恶性循环”,因而现场整桶调配时,活化期只有1 h左右的时间,如是夏季活化期更短。

因此在现场使用时注意,调配好的涂料最好在30~40 min内用完,否则涂料与管路的温度越来越高,涂料失效并损坏喷涂设备。另外,生产时须做好计划,用多少配多少,半桶或更少量调配时,活化期会长些。

4.4 喷涂压力无溶剂环氧涂料施工时黏度高,无气喷涂时需比常规涂料有更大的气压。现场涂装时就有因气压不够而无法正常喷涂,因而要准备一条专用的气压线以保证正常施工。

4.5 做好劳动保护在封闭半封闭环境内喷涂无溶剂环氧涂料,必须做好各种劳动保护。因无溶剂环氧涂料里的活性稀释剂及胺类固化剂里含有部分低分子化合物,施工时并没有太多熟化时间,这些低分子化合物容易挥发,如与工人皮肤接触,与汗水结合成形成新的化合物,可能会对皮肤产生“过敏”现象,因此施工时要保持空气流通并佩戴劳保工具。

5 淤泥箱涂层使用跟踪涂装的淤泥箱交付业主并现场使用2 a后,箱外涂层保光保色性良好,其他性能也正常,如图3。箱内由于装载与运输淤泥缘故,乍看涂层很脏,但用清洁剂与清水清洗,容易清洗干净,如图4。表5为测量现场所用无溶剂环氧涂层性能指标,如附着力、耐冲击、光泽、硬度、膜厚等,与淤泥箱以前所用的溶剂型环氧内涂层性能对比。

箱外涂层保光保色性

涂层清洗情况

无溶剂环氧涂层与溶剂型环氧涂层性能对比

淤泥箱以前所用的溶剂型环氧涂层在使用一段时间后的数据是根据业主描述所总结,可能有差异。按业主反馈,以前涂层在使用1 a左右时间就有不少部位磨损到露底,露底部位钢材已生锈,有些部位因长期的淤泥浸泡而鼓泡与失效。

而现在的无溶剂涂层在2 a后,状态依然良好,大大延长淤泥箱的使用寿命。无溶剂环氧淤泥箱内涂层的应用使业主满意,并继续应用于该污水处理厂的几套淤泥罐涂装。淤泥罐内涂层使用的也是无溶剂环氧涂料,淤泥罐亦已涂装完成并交付使用,由此扩大了无溶剂环氧涂料的使用范围。

6 结 语随着国家对环保问题的重视及对涂料VOC的管控日趋严格,无溶剂环氧涂料以优异的性能将有更多使用空间,如啤酒罐、发酵罐、果汁罐等的内涂装也是无溶剂环氧涂料的潜在涂装对象。