PPG涂料和涂装基础知识培训课程

船舶及工业保护涂料,涂料和涂装基础知识培训课程 赵荣坊,12 May 2008 Kunshan,I dont know I dont know,I know I dont know,I know I know,I dont know I know,我不知道 我不知道,我知道 我不知道,我知道 我知道,我不知道 我知道,学习的过程,如何成为优秀的销售员？,做人,知识、经验,方法、技巧,船舶及工业保护涂料,讲座主要内容,1. 钢铁的腐蚀 腐蚀的基本原理 腐蚀和涂料的作用 用涂料的方法来防腐蚀,2. 涂料技术 涂料的组成和功能 涂料分类 漆膜形成机理 主要的涂料种类和性能,3. 表面处理 表面污物 表面处理标准 表面处理的方法和设备,4. 涂装施工 施工方法和设备 混合，混合后使用时间 干燥和固化时间 涂料的涂布率和损耗系数,涂料及涂装在国民经济中的地位,全世界每年的腐蚀损失24% 国民生产总值 全世界每90秒就有一吨钢铁变成铁锈 世界钢铁年产量的50%用于钢结构的更新 中国，每年的腐蚀损失4% 国民生产总值 达 5000亿人民币 全面采用防腐技术，我国每年至少降低700亿 人民币,金属的腐蚀,钢铁是腐蚀最为严重的金属，是研究腐蚀的主要 对象,金属受周围环境介质的化学作用或电化学作用而降解或损坏的现象称为腐蚀,钢铁的腐蚀,钢铁是应用最广泛的工业用材 矿藏资源丰富 相对价格便宜 加工制作方便,缺点 -,腐蚀！,发生腐蚀的条件,氧 水 (电解液) 不同的电位差 如果三者缺一，腐蚀就不会发生,高分子化合物 结构性空隙 有一定的透氧率、透水率 是一种“半透膜”,涂料不能完全阻止腐蚀的发生！,压力差 温差 浓差,腐蚀的循环,加热 铁矿 金属铁 氧化铁 1500C (钢) 化学性稳定 化学性不稳定 涂料, 阴级保护,合金 还原反应 氧 水 锈 Fe2O3 化学性稳定,cathode,cathode,anode,Water,H2O H+ + OH-,Steel,腐蚀的反应过程,发生电化学腐蚀的条件,阳极 (Anode) 阴极 (Cathode) 金属通道 (Metallic Pathway) 电解液 (Electrolyte),影响腐蚀速度的几个因素,1. 氧气浓度 2. 电解液（水）的导电率 3. 双金属的接触 4. 阳极和阴极的相对尺寸 5. 酸碱度 6. 金属应力（如焊接/弯曲） 7. 金属纯度 8. 电解液流动速度（动或静）,金属的电极电位,阳极端 电位 (伏特，银/甘汞) 镁 - 1.50 锌 - 1.03 铝 - 0.79 钢铁 - 0.61 铸铁 - 0.61 铅 - 0.50 锡 - 0.42 黄铜 - 0.30 铜 - 0.28 枪炮钢 - 0.26 镍铜 - 0.25 镍 - 0.14 银 - 0.13 钛 - 0.10 不锈钢 (钝化) - 0.08 阴极端,钢铁在海水中的腐蚀,海水中钢铁的腐蚀产生可溶于水的铁化合物 铁+氧 氧化铁 铁+氯 氯化铁 铁+硫 硫化铁 铁的氯化物和硫化物都是水溶性的 这些会降低漆膜之间的结合力（渗透压）,什么叫涂料（Coat）？,具有流动性的粘稠的液体 涂于物体表面后在常温或加温后干燥硬化 在物体表面形成皮膜 给物体以保护、装饰或特殊作用,什么叫油漆（Paint）？,对涂料的习惯称呼 早期涂料为油性基料 由桐油、豆油熬成熟油作为基料 从漆树采取生漆,为什么要使用涂料？,防腐蚀 装饰 防止货物污染 抗磨损 防滑 阻燃 伪装 防海洋生物 耐热,为什么要使用涂料？,这些特性和功能取决于以下几点： A 涂料本身的成分与配方 B 正确的表面处理 C 正确的涂装施工 油漆公司仅仅直接控制涂料的配方和成分， 但不能控制表面处理和施工,涂料的主要成分,1. 颜料 (PIGMENTS) 2. 基料 (BINDERS) 3. 溶剂 (SOLVENTS) 4. 添加剂 (ADDITIVES),颜料 (PIGMENTS),三 种类型 着色颜料 (COLOURING) 2. 填充颜料/体质颜料 (EXTENDING/FILLER) 3. 防锈颜料 (ANTI-CORROSIVE),着色颜料,主要功能 1. 着色 (COLOUR) 2. 不透明 (OPACITY) 3. 吸收紫外线 (UV ABSORPTION),填充颜料（体质颜料）,主要功能 1. 提供固体体积 2. 控制光泽 3. 控制触变性（粘度） 4. 提供保护膜（吸收紫外线） 5. 提供漆膜硬度 6. 提供机械强度 7. 防止化学侵蚀 8. 降低成本,防锈颜料 两种类型,活性颜料 主要功能 1 电化学作用 2. 吸收紫外线 例如 金属锌 锌铬酸盐 磷酸盐 四氧化三铅（红丹）,屏蔽颜料 主要功能 1 屏蔽作用 2 吸收紫外线 例如 云母氧化铁（MIO） 铝粉 玻璃鳞片 滑石粉 云母,基料,其他名称 1. 载体 (MEDIUM) 2. 媒介物 (VEHICLE) 3. 树脂 (RESIN) 4. 混合物 (MATRIX) 5. 清漆 (VARNISH) 6. 聚合物 (POLYMER) 7. 成膜物 (FILM FORMER),基料,有两种类别的基料 1. 可变基料 发生化学变化固化作用 固化-基料变成固态的化学变化（不可逆过程） 2. 不可变基料 发生物理变化-干燥作用 干燥-溶剂挥发引起的基料由液态变成固态的物理变化（可逆过程）,基料 可变基料 5 个不同的固化过程,1.大气氧气固化 醇酸树脂 氨基油改性树脂 氨基醇酸树脂 环氧酯 硅基醇酸树脂 醇酸酚醛树脂 2. 大气湿气固化 无机硅酸盐 湿气固化聚胺酯 聚硅氧烷,3.固化剂化学固化 双组份环氧 双组份聚胺酯 三组份聚胺酯 三组份乙烯酯 4.热固化 有机硅 5.紫外线固化,氧化干燥涂料的主要特性 如醇酸树脂涂料,优点 1. 单组份产品 2. 容易施工（刷，滚，喷） 3. 重涂性好 4. 容易维修 5. 装饰性好 6. 耐侯性好 7. 亲用户性，气味小 8. 相对安全 9. 相对表面处理要求低 10. 低温气候下容易干燥（氧化） 11. 闪点较高 12. 相对成本低,缺点 1.防化学侵蚀能力差（酸/碱） 2.耐溶剂性差 3.不适宜用水浸泡 4.干膜厚度有限 5.抗磨损性有限,化学固化涂料的特性 环氧涂料 (EPOXY),优点 1. 耐化学性好 2. 耐溶剂性好 3. 防水性好 4. 耐油性好 5. 硬度高 6. 固体含量高 7. 高干膜厚度 8. 可制成无溶剂涂料 9. 更适合饮水舱用,缺点 1. 双组份 2. 混合后使用时间有限制 3. 长时间装饰效果差 4. 气味大 5. 用户亲和性差 6. 固化时间取决于温度 7. 表面处理要求相对较高 8. 比较危险 9. 需控制重涂间隔时间 10.相对成本高,聚氨酯涂料的主要特性 (POLYURETHANE),优点 1. 极佳的装饰性 2. 耐候性好 3. 耐化学性好 4. 耐溶剂性好 5. 低温下干燥 6. 三种主要类别 聚酯/异氰酸酯：高抗化学性 丙烯酸/异氰酸酯：重涂间隔时间长 湿固化异氰酸酯：单组份,缺点 1.双组份 2. 混合后使用时间有限制 3. 对高湿度敏感 4. 固化剂中含异氰酸酯 5. 喷涂施工中对健康有害 6. 成本比较高 7. 含刺激性气味溶剂 8. 通常只用于表层涂装,富锌涂料 (ZINC RICH) 有机锌和无机锌涂料,1.有机锌涂料 颜料：金属锌 基料：常规环氧/聚酰胺 固化：双组份环氧涂料 耐热：最高150摄氏度 表面处理St3(小修补区域)-Sa2.5（需要一定的粗糙度） 比无机锌涂料容易施工,2. 无机锌涂料 两种类型： 1. 溶剂型 2.水溶型 常用的是溶剂型 颜料：金属锌 基料：硅酸乙酯 固化: 通过空气中的湿气 耐热：最高400摄氏度 耐腐蚀和抗磨损性好 表面处理：Sa2.5 施工比较困难； 漆膜过厚容易龟裂,环氧富锌和无机硅酸锌涂料的区别,1.环氧富锌 环氧树脂对钢材良好的附着力 环氧树脂对锌粉良好的包裹、粘合性 一定的阴极保护作用,2. 无机硅酸锌 锌粉、硅酸乙酯、钢表面之间的化学反应 钢的纯度越高越好 涂料本身粘合力差 (Cohesion） 超厚容易龟裂 需要封闭漆,溶剂（1）,溶剂: - 溶解基料 - 稀释基料 1. 涂料中的溶剂是有机挥发混合物 然而，水在某些涂料中也被用来充当溶剂 2. 涂料中的溶剂能降低涂料的粘度，让涂料可以用下列三种方法附着在表面： i) 刷涂 ii) 滚涂 iii) 喷涂 溶剂对施工后漆膜的形成也很重要 3. 施工和漆膜形成后，就不再需要溶剂，由于蒸发作用，漆 膜中不再含溶剂。,溶剂（2）,4. 因此，溶剂成了污染环境的废物。 5. 当今，涂料在满足施工和干燥的条件下，尽可能少的混合 溶剂。 6. 高固态的涂料只需要少量溶剂。 7. 稀料和清洗剂中含有溶剂 。,用涂料方法保护钢铁,涂料保护作用由以下几点构成,1. 屏蔽作用 (BARRIER EFFECT) 2. 化学抑制 (CHEMICAL INHIBITION) 3. 阴极保护作用 (CATHODIC PROTECTION) 4. 附着力 (ADHESION FORCES) 5. 黏合力 (COHESIVE STRENGTH),附着力 (ADHESION),物理性 化学性 增加表面的粗糙度来增加 表面积从而增加接触面 （范德华力） 氢键,共价键 离子键,物体间吸引力(附着力) 范德华力 固体 液体(油漆),涂料 “缺陷” 收缩应力 溶剂滞留 施工环境,表面处理,表面处理的目的: 去除底材表面污物,使涂料直接和钢材接触,表面污物,1. 可溶性盐 2. 铁锈 3. 油/脂 4. 水 5. 污泥/尘土 6. 氧化皮 7. 松动的旧涂层 8. 海生物,表面处理标准,表面处理标准,I.S.O. S.S.P.C. N.A.C.E. J.S.R.A. Sa1 SP7 No 4 Sa2 SP6 No 3 Sd1 Sa2.5 SP10 No 2 Sd2 Sa3 SP5 No 1 Sd3 I.S.O. 8501-1 1988 标准 钢材锈 St (工具) Sa (喷砂) 蚀等级 A - - - - 2.5 3 B 2 3 1 2 2.5 3 C 2 3 1 2 2.5 3 D 2 3 1 2 2.5 3,主要表面处理标准的对应关系,ISO 8501-1 1988,钢铁锈蚀等级 A. 钢材表面大面积覆盖着氧化皮 B. 氧化皮开始脱落，局部开始生锈 C. 表面已经全部生锈，没有氧化皮或者氧化皮可以被刮去 D. 表面已经全部生锈，没有氧化皮，肉眼可以看见坑蚀,ISO 8501-1 1988,手工和机械处理标准 St2: 用手工工具或动力工具较彻底的处理，肉眼观察下，表面应该没有油脂，污泥，松动的氧化皮，铁锈，漆皮和杂质 St3:用手工工具或动力工具非常彻底的处理，与 St2标准相比，要使金属表面看起来更有金属光泽,ISO 8501-1 1988,喷砂标准 Sa1: 轻扫 肉眼观测，表面应无油、脂和污物，无松动的氧化皮， 锈，漆皮和其他杂物 Sa2: 彻底 肉眼观测，表面应无油脂和污物，除去大部分氧化皮， 无锈，漆皮和其他杂物 Sa2: 非常彻底 肉眼观测，表面应无油、脂和污物，无氧化皮，锈，漆 皮和其他杂物，仅允许痕迹存在 Sa3: 完全彻底 肉眼观测，表面应无油、脂和污物，无氧化皮，锈，漆 皮和其他杂物，表面呈金属本色,手工喷砂,手工喷砂,手工喷砂,半自动真空喷砂,ISO Sa2,ISO Sa2.5,手工工具,电动钢丝刷,风动针枪,手工钢丝刷,St 2,St 3,手工钢丝刷处理,动力工具处理后表面 (St3),动力工具处理后表面 (St2),表面处理的方法,表面处理方法,1. 溶剂清理 (SOLVENT CLEANING) 去除表面所有的油脂 溶剂或稀释剂只能用在较小的区域 水溶性清洁剂对大面积区域清理比较有效 2. 高压淡水清洗 (HIGH PRESSURE WATER WASHING) 清除海水中或污染的环境中的水溶性盐 清除清洁剂的乳化液 清除松动的污泥 清除海生物,表面处理方法,3. 手工处理 (MANUAL PREPARATION) I 重铲 II 敲、凿 III 钢丝刷 去除松动的锈层 能达到St2 、 St3 标准 4. 动力工具清理 (POWER TOOL CLEANING) I 旋转钢丝刷清理 注意铁锈确实被清除而不仅仅是抛光 II 旋转砂轮盘清理 III 针枪冲击清理 用在相对小和难以处理的区域 比手工清理更有效 能达到St2 、 St3 标准,5. 干式喷砂清理 (DRY ABRASIVE BLASTING) 表面处理的标准方法 磨料为钢丸、钢砂，矿渣，砂和金属熔炉渣 不能完全清除可溶性盐 能达到Sa1, Sa2, Sa2 和Sa3 标准 6. 高压水清理 (HYDRO JETTING) 低压水清洗 高压水清洗 高压喷射清理 超高压喷射清理 水和磨料喷射 湿喷砂 去除盐分的最好方法 单独用水不能产生粗糙度,表面处理方法,干式压缩空气喷砂清理的设备,1. 空压机 压力(7kg/cm) 流量 (6m/分 用于一把枪) (干净空气 无油或水) 2. 空气软管（内径尺寸为喷嘴尺寸的4倍） 3. 水气分离装置 4. 喷砂机或“罐” 5. 喷砂管和外置式接头 6. 喷嘴 （直管型， 文邱里型） 7. 操作员 两人操作-沟通好,压缩空气喷砂设备,移动式空压机,空压机的多用出风接口,喷砂软管的外置式接头,喷砂机的磨料控制阀,Metering valve should be closed when starting to blast then progressively opened to obtain optimum efficiency for blasting standard and abrasive use.,表面粗糙度,触针式粗糙度仪,ISO 8503 粗糙度比照样块,拓片式粗糙度仪,什么是高压水清理,一种完全依靠水的力量冲击表面以达到清理作用的技术 两种常用的操作水压 1. 高压清理在700bar (10,000 psi)以上 2. 超高压清理在1700bar (25,000psi)以上,高压水清洗,高压水清理,高压水清理喷水枪近景,旧涂层全部可以除去！,涂装施工,涂装施工,1. 手刷 通常用在小的或难以施工的区域，如焊缝，自由边，转 角等处的预涂。为了达到规定的漆膜厚度，需要多层涂装。 2. 滚涂 滚涂比手刷快，但是仍然主要适用小面积修补。当喷涂因为喷涂污染而不能进行时，通常使用滚涂。为了达到规定的漆膜厚度，需要多层涂装。,手工刷涂 (BRUSHING),各种漆刷和滚筒,滚涂 (ROLLING),滚涂,施工方法 3. 空气喷涂或常规喷涂 (AIR SPRAYING) 这种施工方法通常用来进行低粘度涂料和无机硅酸锌涂料的施工。用低压压缩空气进行雾化，所以常规喷涂不能进行厚浆型和高粘度涂料的施工。 4. 高压无气喷涂 (AIRLESS SPRAYING) 进行重防腐和高粘度涂料施工最常用和最快的方法。它利用高流速和高压力来使涂料雾化。施工时可利用喷嘴尺寸和角度，进出压力，喷涂技术来进行控制 。,有气喷涂 （喷壶枪）,有气喷涂,无气喷涂,无气喷涂,高压无气喷涂机,气缸,油缸,进油管,高压无气喷漆枪,回转枪嘴,安全锁,扳机,高压无气喷涂机,有气喷涂？ 无气喷涂？,有气喷涂,双组份喷漆泵,双组份喷漆泵（防火涂料专用）,施工条件,避免在以下不利的条件下施工 1. 低于5摄氏度（只能用低温固化涂料） 2. 高于50摄氏度（干喷，成膜差） 3. 大风（大量涂料损失） 4. 不要在下雨，雾，结露的情况下，在湿的表面涂装 检查露点的程序： 1. 用旋转式湿度计取得干湿球温度 2. 用露点计算盘计算相对湿度和露点 3. 用数字式温度计测量表面温度,涂料混合,Sigmaguard CSF 650 基料为白色，固化剂为绿色,涂料混合,混合油漆需注意以下事项： 1 施工前确保容器内每一种成份被充分混合 2 确保双组分涂料中的基料和固化剂充分混合，使之发生正确、完全的化学反应 混合涂料的程序： 1. 避免在混合中污染油漆，比如脏的搅拌器和油漆罐等 2. 尽可能的使用机械搅拌,对于双组份产品更必须使用机械搅拌器 3. 对于双组份产品，应使用正确的基料和与其配套的固化剂（参阅产品说明书） 4. 用正确的比例对基料和固化剂进行混合 5. 尽可能的整套涂料混合。如果需要分开混合，注意使用正确的比例。,涂料混合,涂料混合,涂料混合,涂料的稀释,只有在被允许和需要的情况下使用稀释剂。 使用正确的稀释剂（参阅产品说明书） 过分稀释可能造成： 1. 溶剂滞留 2. 流挂 3. 漆膜固化不充分 4. 降低固体含量，影响干膜厚度,混合后使用时间,所有的双组分产品都存在混合后可使用时间。这是涂料 在混合后和固化前能用来施工的时间。 当温度升高时混合后使用时间减少，当温度降低时混合后使用时间延长（请查阅产品说明书）。 不要一次混合过多的涂料。 不要通过添加稀释剂来延长混合后使用时间。 涂料超过混合后使用时间会造成浪费，并可能破坏喷涂设备。,高压无气喷涂 喷涂施工要领,检查喷嘴尺寸和喷出压力（参阅产品说明书） 保持喷枪距离表面30cm - 45cm 保持喷枪和表面成90度角 枪距（水平方向）50cm - 1m 水平方向移动并与表面平行 每次动作结束后都应释放扳机 枪与枪之间交叠50%（保证漆膜厚度均匀）,正确的喷涂技术,喷枪与表面始终保持 90,对,错,错,90, 90,喷枪,喷枪,喷枪, 90,正 确,不 正 确,高压无气喷涂,高压无 气喷涂,高压无气喷涂,湿膜厚度与干膜厚度的关系,在施工时达到正确的湿膜厚度使之最终形成一定的干膜厚度（查看产品数表）。 在溶剂挥发之前尽可能快的用湿膜测厚仪来检查湿膜厚度，及时作出相应调整，以达到规定的湿膜厚度。 湿膜厚度和干膜厚度的比例取决于固体含量。 100微米固体含量为50%的湿膜厚度=50微米干膜厚度 100微米固体含量为70%的湿膜厚度=70微米干膜厚度 用电磁或磁力测量仪来检查干膜厚度,漆膜厚度分布.高压无气喷涂,目标厚度 100 microns,膜厚分布直方图（标准膜厚250微米）,测点数,膜厚范围,膜厚分布直方图（标准膜厚250微米）,测点数,膜厚范围,涂料的涂布量和损耗,涂料的损耗,1. 实际损耗因素 容器 设备 过渡喷涂 溢出 混合后使用时间 风力 2.隐性损耗因素 表面粗糙度 膜厚分布（包括交叠）,涂料的涂布率,1.涂布率（m2/litre） = 理论涂布率 (TSR) = 固体含量 % x 10 干膜厚度（um) 2. 理论涂布量 = 涂 布 面 积 理论涂布率 TSR 实际涂布率 (PSR) = 理论涂布率 TSR X（1-损耗系数 %） 3. 实际涂布量 = 涂 布 面 积 实际涂布率 PSR 举例 涂 布 面 积 = 1000m2 理论涂布率 TSR = 4m2/l 损耗系数 = 30% 实际涂布率 PSR = 4 x 0.7 = 2.8m2/l 实际涂布量,1000 2.8,= = 357 Ltrs,固体含量 % x 10 = 理论涂布率 干膜厚度（um) 干膜厚度（um) = 固体含量(%) 湿膜厚度（um),举例: 固体含量: 75%, DFT: 125um 75 X 10 = 750 125 = 6 m/L,1 um,0.000001m(1um) x 1000m = 0.001m = 1dm = 1L,1L油漆(湿)可以覆盖1um厚X1000m的面积,1000 m,实际涂布量的计算方法,实际涂布量的两种表达方式,损耗系数 (LOSS FACTOR) 表达方式为 m/ L 举例: LOSS FACTOR = 30% 实际涂布量 = (1-0.3)= 0.7 m/ L,实际涂布量的两种表达方式,施工系数 表达方式为 L / m 举例: LOSS FACTOR = 30% 实际涂布量 = (1-0.3)= 0.7 m/ L = 1L 0.7 m = 1.43 L / m,涂料的涂布率和损耗系数,损耗系数:10% 施工系数: X 1.11 20% X 1.25 30% X 1.43 40% X 1.66 50% X 2.00,损耗系数/施工系数与油漆消耗量的关系图,损耗系数 %,施工系数 %,涂料实际使用量计算公式 P = ( 1 + a ) QS Q =理论使用量 (L/m) S = 施工面积 (m) a = 损耗系数 a = a1 + a2 + a3 + a4 + a5 +a6 + ai,损耗系数a,粗糙度对油漆用量的影响,20,000 x 0.05 = 1,000 L !,注： 大面积 船壳、甲板、货舱等 小面积 桅杆、柱子、机座等 管架 梯、管子、扶手、拦杆等 由于表面粗糙度的原因，第一道底漆的用量通常都大于后道油漆。,涂料缺陷,缺陷,涂料最常见的缺陷： 干燥慢或者干燥不完全 表面变色 脱落 返锈 起泡 流挂/垂挂,漆病 - 干燥慢或者干燥不完全,定义：涂料在一定时间内不能触碰或者没有干硬 原因：常规涂料在施工前未能正确搅拌，使油漆中的干燥剂未被彻底混合 。 双组份材料没有按正确比例混，缺少固化剂导致固化不彻底。 加入了错误 类型或数量的稀释剂。 补救方法： 让涂料继续干燥24小时，观察其是否干燥。如果涂料还是软的或粘的， 用机械方法铲去漆膜直到露出干硬的本体。重新施工，保证材料正确搅 拌、混合。 如果需要，加入适量的稀释剂。检查露点和相对湿度。,漆病 - 表面变色 (DISCOLOURATION),定义：涂料表面颜色和原来施工时不一样 原因： 涂料表面粗糙有污物沉淀 因紫外线或化学侵蚀造成树脂分解（通常变黄） 涂料刚喷完后受到雨水、雾、霜、潮气影响 腐蚀部位的锈水流过造成铁锈着色 补救方法 : 用清水冲洗，如果需要可以使用水基清洁剂或者溶剂清洗。如果述方法无效，可以用细砂纸轻轻打磨直到原来的颜色显现出来，过一段时间后重新用面漆修补。,防污漆变色,环氧漆发白,环氧漆发白,漆病 - 脱落 (DETACHMENT),定义 : 涂层与底材之间或涂层与涂层之间分离 原因 : 涂漆前表面受到油、脂的污染 涂漆前表面有锈 油漆配套不合理 超过最大涂装间隔期 旧涂层堆积，内部产生应力 补救方法 : 铲去松动的漆皮，如有锈，则用钢丝刷或针枪 将锈除去。淡水冲洗，修补相应的底漆和面漆,涂漆前氧化皮未除去,油漆涂在 潮湿的表面,漂亮吗？,六个月后,无机锌上仅涂一道醇酸面漆！,为什么 ？,油漆脱落,油漆脱落,油漆脱落,胺析出 (“amine sweating”),油漆脱落,油漆层间结合力不好,漆病 - 返锈 (COR