低表面处理涂料的应用与发展

0 引言 低表面处理涂料(Surface Tolerant Coatings),又称表面容忍性涂料,它不同于带锈涂料。在实际的涂装施工中,不可能对钢材进行完全、彻底的喷砂处理,即使…

0 引言
低表面处理涂料(Surface Tolerant Coatings),又称表面容忍性涂料,它不同于带锈涂料。在实际的涂装施工中,不可能对钢材进行完全、彻底的喷砂处理,即使打磨处理后,钢材表面仍带有不同程度的锈蚀物,而且经常处于高度潮湿状态。对于某些桥梁维修工程,如果进行喷砂,就会影响公众环境、污染水源……这就需要一种能在低处理表面上直接进行涂装的高性能涂料,这样不仅减轻了表面处理的压力,避免表面处理对环境造成的污染,而且节约维修费用。目前,国内外各涂料公司已开发了不少能适应低表面处理的重防腐涂料,显示出强大的生命力,从2008 年起,初步形成了市场,而且正在逐步扩大之中。

1 低表面处理涂料的施工特性
(1) 可以涂覆在手工或动力工具打磨的钢材表面,处理级别为ISO 8501-1 St 2 级;
(2) 只需去掉松动的锈斑,就可以涂覆在微锈的钢材表面,特别是高压水除锈后有闪锈的表面;
(3) 只需去掉松动的旧漆膜,就可以涂覆在醇酸、环氧、聚氨酯等旧漆膜上,附着力、配套性能优异。有的低表面处理涂料还可涂覆在氯化橡胶旧漆膜上;
(4) 可以在RH(相对湿度)>90% 以上的环境条件下施工;也可以在潮湿的表面上涂装;能容忍施工后漆面的露水微凝;
(5) 除部分湿固化聚氨酯低表面处理涂料外,绝大部分改性环氧树脂类低表面处理涂料的体积固含量高达80%~100%,VOC 低,又称Mastic 涂料(厚浆型涂料),一次无气喷涂干膜厚度可达100~400 μm,缩短涂装时间,减少涂装费用。

2 低表面处理涂料的类型
以树脂类型来区分,低表面处理涂料有以下几类:
(1) 改性环氧树脂涂料
改性环氧树脂涂料是低表面处理涂料中性能较好,市场上广泛使用的品种,占低表面处理涂料总量的95%(表1)。
表1 环氧类低表面处理涂料

另外,据不完全统计,还有“海化院”、“红狮”、“汇昌”、“兰陵”、“双瑞”等30 余家厂生产环氧低表面处理涂料。安徽金盾涂料公司的H53-32 是专为马鞍山钢铁厂提供的设备维修用环氧低表面处理涂料。
(2) 聚氨酯类涂料
美国Rust-Oleum 的9800 是双组分厚浆型聚氨酯涂料,VOC<340 g/L ,底、面两用,可用于任何金属、混凝土、镀锌表面等,综合性能十分优异。另外一种是美国SDW 公司生产的单组分聚脲-聚氨酯重防腐涂料。其特点是可在0℃以下的低温环境下施工,整体附着力和防锈效果也很好,固体含量75%,VOC ≤ 216 g/L,综合性能十分优异。
(3) 醇酸类涂料
在传统涂料体系中,磷酸锌醇酸底漆可涂覆在手工除锈St 2 级的钢材表面,是替代红丹底漆的最佳选择。美国Rust-Oleum 的醇酸类低表面处理涂料7400,可以用在带锈的涂层表面,但其VOC较高,为450 g/L,干燥时间也较长。安徽金盾涂料公司的C53-5 也是相类似的产品。
(4) 丙烯酸类涂料
水性丙烯酸弹性涂料NOXYDE 是美国Rust-Oleum公司的拳头产品,其VOC<250 g/L,底、面两用,适用于所有的金属和混凝土表面;允许在微锈、潮湿的钢材表面涂装,涂布率达到200%。由于它是填补混凝土裂纹的最好材料,该产品大量应用于台湾及韩国的桥梁维修中,深受欢迎。安徽金盾涂料公司的JX53-3 多功能铁红防锈漆也是丙烯酸类低表面处理涂料。

3 应用案例分析
3.1 电厂钢结构的维修
上海外高桥电厂建于2001 年,由德国ABBAlston 公司建造,2 个60 MW 锅炉,高115 m,总共有3 000 t 锅炉钢结构,10 000 t 其他钢结构。当时使用的是AkzoNobel 公司的重防腐涂料,其配套体系见表2。
表2 上海外高桥电厂锅炉钢结构涂层配套

由于外高桥电厂室外钢结构处于ISO 12944-2C4 的腐蚀等级,十几年来,部分钢结构已产生了腐蚀。外高桥电厂与AkzoNobel 涂料公司配合进行一系列试验后,拟定了维修配套方案,见表3。
表3 锅炉钢结构涂层维修方案

同时也拟定了表面处理要求:
(1) 手工、自动工具打磨至ISO 8501 St 2 级;
(2) 可涂覆于微锈、略潮的钢材表面;
(3) 去除松动的旧漆膜后,Interseal 670HS 可涂覆在完整的旧漆膜上。
经过约5 万m2 钢结构的使用,收到了很好的效果。
3.2 南浦大桥钢箱梁
南浦大桥建于1991 年,是开发浦东的骨干交通基础设施。大桥采用上海开林造漆厂等研发的环氧富锌底漆、云铁环氧中间漆、氯化橡胶面漆配套体系,是我国第一代高性能重防腐涂料体系;钢箱梁制作及涂装施工由上海江南造船厂承包。2008 年底,为使南浦大桥能以一个崭新的面貌出现在世博会上,在上海市政部门的统一部署下,上海市政设计院设计采用美国Rust-Oleum 公司生产的
环氧低表面处理涂料9100 对钢箱梁涂层进行翻新维修。在施工中发现:9100 涂料无气喷涂性能良好,只要充分搅拌,可以少加甚至不加稀释剂,在桥上施工,遇到低温、高湿的天气,不需要改变施工条件,与原氯化橡胶涂层配套性良好,附着力大于7 MPa。从2009 年5 月至2010 年初,共涂覆翻新近5 万m2钢箱梁,基本取得成功。唯一不足的是桔红色是南浦大桥的标准色,虽不影响防锈质量,但环氧类的9100涂料却是容易褪色的。
3.3 上海延安路高架钢箱梁
同样,为迎接世博会召开,上海市政对延安路高架10 万m2 钢箱梁涂层进行翻新。原涂层配套为环氧富锌底漆、云铁环氧中间漆、聚氨酯面漆。涂层翻新设计采用佐敦公司的低表面处理环氧漆Jotamastic87-5 和脂肪族面漆Hardtop 配套,均采用无气喷涂法施工,取得了较好的效果。

4 发展方向
大力发展先进的低表面处理涂料和相应的涂装工艺是发展环保型重防腐涂料及涂装的主要内容之一,已引起了广大重点工程的设计部门、业主、总承包商、涂装分包商等单位的重视,应用范围逐步扩大。在我国,桥梁、钢铁厂、电厂、化工厂、水利等工程均有成功应用的案例,不仅跨国大公司有该类产品,国内许多涂料公司也开发成功了类似产品。根据笔者的了解,2011 年内,拟应用低表面处理涂料的工程如下:
(1) 继续进行南浦、杨浦、徐浦大桥的钢箱梁涂层的维修;
(2) 阳煤集团河北正元化工厂设备及钢结构涂层大修;
(3) 上海高桥石化厂设备大修;
(4) 云南开元化工厂设备大修;
(5) 舟山连岛工程第一条大桥——桃夭门大桥钢箱梁涂层维修。
笔者认为,对于低表面处理涂料的发展,应该是“涂料、涂装一体化”,涂料生产厂家与涂装施工单位等紧密结合,认真总结经验、教训,吸取国外的先进技术,特别是以提高涂装施工性能为主,促进我国低表面处理涂料市场的发展。

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