船舶涂装技术的发展.doc

船舶涂装技术的发展随着高效焊接技术的不断推广，造船生产设计的不断深入，区域法造船模式的不断完善，船舶建造的总工时不断下降，造船的周期也日益缩短。但是在造船涂装领域内，除了钢材的预处理实现了自动化流水线生产以外，分段、船台、码头等阶段的除锈涂装作业，基本上还是处于半机械化的状态，劳动强度大、作业时间长。据国内外有关资料统计，船舶涂装的工时根据不同的船型分别占造船总工时的1020%，其中二次除锈的工作量又占整个涂装工作的50%以上。船舶涂装贯穿于船舶建造的全过程，从钢材预处理、零件加工、管系制造、分段制造、预舾装、船台或船坞合拢，直到船舶下水、码头舾装、系泊试验、室内装璜等每一工艺阶段，均贯穿着不同要求的涂装工作，可见船舶涂装在造船工程中具有重要地位。1 高效的船舶防锈底漆在严酷的海洋环境中，防锈是保护船舶的重要措施，防锈底漆是船舶涂料中最基本的品种，常用的有以下几类：醇酸、氯化橡胶、乙烯树脂、环氧、聚氨酯等。氯化橡胶防锈底漆是最常用的品种，防锈性能良好，现多为厚浆型。由于氯化橡胶的生产过程不符合环保的要求，国外已经限制氯化橡胶的生产，关闭了很多装备，势必会使氯化橡胶涂料用量下降。目前国外有些公司在开发水相法生产氯化橡胶，待该技术成熟后，氯化橡胶涂料的使用也许会出现转机。乙烯系防锈底漆通常是指以氯乙烯与醋酸乙烯共聚物（氯醋树脂）为基料的防锈涂料，氯醋树脂的生产采用水相法，涂料的防锈性能良好，但存在固含量低，涂装道数多的缺点。BASF公司水相法生产的LaroflexMP乙烯树脂（氯乙烯与乙烯异丁基醚共聚物，氯醚树脂），克服了以往乙烯系漆的缺点，同时符合环保要求。环氧防锈底漆是用量最大的综合性能最好的品种，也是各大公司大量研发的品种，主要向快干、厚膜、无溶剂型发展。 （1）低表面处理底漆 为了减少二次除锈的工作量，目前各涂料厂商纷纷开发对表面处理要求低的防锈底漆，通常的防锈底漆要求表面处理达到SIS(或ISO)标准的Sa2.5级或Sa3级(少数只要求Sa2级)，而低表面处理底漆只要求除去表面疏松的铁锈、油脂与垃圾即可，而附着较牢的锈则可不必除去，这将大大降低除锈作业的工作强度，缩短工作周期。日本中国涂料公司的BISMAX的环氧煤焦油底漆只需用刷子除去较疏松的铁锈后就可涂装。所用的改性环氧树脂能与铁锈生成络合物，并逐渐转化为稳定的磁性氧化铁，产品的润湿性、附着力、防锈性和以往使用的环氧涂料（表面处理达Sa2.5或Sa3级）相当。其他公司也有类似的产品，如 Hempel的Hempadur mastic、Devoe公司的Bar- Rust和Pre- Prime。此类涂料的机理有2种：转化型和封闭型。基本都采用环氧体系，关键在于选用特殊的环氧树脂，一般是特殊螯合型环氧树脂，具有优异的渗透性、润湿性、附着力、封闭性能。（2）耐高热无机锌车间底漆船舶钢材预处理车间底漆通常有四大类，即长曝型洗涤底漆(磷化底漆)、环氧富锌底漆、环氧铁红底漆、无机锌底漆。由于无机锌底漆有优良的防锈性，而其含锌量又低于环氧富锌漆，因此，成为车间底漆主要应用品种。为了进一步降低二次除锈工作量，各船舶涂料厂商均先后研制出能耐800高温的新一代无机锌车间底漆。它们能长时间耐800以下的高温，当涂层受焊接、火工校正等高温后，其烧损范围很小，比以往的无机锌底漆小的多，而涂层完好处经长时间室外暴露后表面白锈也比以往的无机锌底漆少的多，因此可大大降低二次除锈的工作量。据英国IP介绍，日本三菱船厂统计资料表明采用耐高热无机锌车间底漆，二次除锈工作量可下降约30%。在我国船舶涂装工时消耗平均水平约为0.85h/m2，其中二次除锈占涂装50%以上，即约为0.45h/m2，以30%计即0.135h/m2，以工时费用1820元/h计即为2.42.7元/m2，耐高热无机锌车间底漆通常比一般无机锌车间底漆价格约高30%，目前使用一般无机锌车间底漆的单耗(实耗)约为1.20元/m2，30%即0.36元，故对一家年产40万吨船的船厂来说，二次除锈总工作量约为150180万平方米。其年效益约在300400万元50。 （3）通用型防锈底漆为使涂装配套简略化，新造船涂装工程简略化和旧船维修省力化，各国船舶涂料厂商都先后发展了万散型防锈底漆，这类底漆不仅能与绝大多数类型的面层涂料配套，而且在旧船维修时它能复涂在大多数类型的旧涂料上面，且无最大涂装间隔时间。IP公司Interurf262、中国涂料公司的BANNON200等就属此类。此类涂料主要是环氧体系。 （4）速干低温固化底漆为了减少涂装时间，缩短修、造船周期，满足冬季施工要求，各大涂料公司又推出了高性能快干底漆，如Jotun的乙烯基底漆Vinygrard Dilvergrey88，具有无焦油、快干、附着力好的特点。Ameron公司的Amerlock为环氧涂料，而涂装间隔只有3h，大大低于常规环氧涂料的涂装间隔。另外普通的环氧涂料在5以下难以固化，冬季施工非常不便，为此开发了以异氰酸命为固化剂的冬用型环氧及焦油环氧涂料，可使固化时间缩短至24小时以下，如 Jotun公司的Wintergrad Joramastic87，就是一种在-5也能固化的环氧底漆。但这对日益发展的造船工业来说似乎不满足。如何进一步缩短这类涂料的固化时间，成为涂料厂商追求的一个目标。 近年来，日、韩一些船舶涂料厂商开发的以异氰酸命固化的焦油环氧涂料和改性环氧涂料，在5条件下均能在810小时左右达到初步固化(人员能在上面行走)，对缩短涂装工程周期很有意义。2 绿色环保防污涂料防污涂料是船舶涂料中最重要的品种之一。近年来，由于受海洋环境保护的压力、限用和禁用有机锡法规的限制（国际海事组织提出2003年1月起限用有机锡防污涂料，2008年1月起完全禁用有机锡防污涂料），防污涂料向无锡、低毒、无毒的方向发展。（1）无锡防污涂料无锡防污涂料有四类：A. 传统的基料不溶型；B. 可控消蚀型；C. 自抛光型；D. 可控消蚀与自抛光结合型。A. 基料不溶型防污涂料基料不溶型防污涂料是最传统的防污涂料，以乙烯树脂、氯化橡胶等聚合物为基料，氧化亚铜为防污剂，防污期效为23年，此类防污涂料存在毒剂渗出率不稳定，漆膜表面粗糙等缺点。B. 可控消蚀型防污涂料可控消蚀型防污涂料实际是新型基料可溶型防污涂料，在原有的松香基料中加入聚合物，防污剂除了氧化亚铜，还采用了环保的有机防污剂。此类防污涂料的防污期效可达35年。C. 自抛光防污涂料自抛光防污涂料是通过丙烯酸聚合物在海水中的水解或离子交换来保证防污剂的平稳渗出，从而达到防污目的，机理与有锡自抛光防污涂料基本相同。可水解或离子交换的丙烯酸聚合物主要有丙烯酸铜聚合物、丙烯酸锌聚合物、丙烯酸硅氧烷聚合物3类。从七十年代开始，自抛光防污染以其优良的防污性和涤膜自身的抛光作用日益获得广泛的应用。从80年代后期开始，美国、英国、法国、日本及欧洲共同体国家等先后实行对有机锡的限制，迫使船舶涂料厂商研制新一代的不含有机锡的自抛光防污漆。此类防污涂料的性能基本上达到有锡自抛光防污涂料的性能，防污期效可达5年，具有抛光率和防污剂渗出率可控、防污剂扩散层薄的特点。D. 可控消蚀与自抛光结合型防污涂料自抛光防污涂料固含量低，与底层旧漆膜配套性差（一般需涂封闭涂层），价格高；而可控消蚀型防污涂料的抛光率和防污剂渗出率可控性差，漆膜较软。通过松香和可水解的丙烯酸聚合物的精确复配得到两者结合型的防污涂料。这类防污涂料具有无有机锡、高固体分、抛光率和防污剂渗出率可控、与旧漆膜配套性好、机械性能好、价格适中的特点。E. 环保型复配有机防污剂氧化亚铜等铜类防污剂对动物类附着生物的防止效果非常好，而对藻类附着生物的防止效果较差，为达到满意的防污效果必须采用氧化亚铜与环保型有机防污剂复配的方法。有机防污剂要具备以下要求：有效性；在海水中很低的溶解度（小于0.001%），对人和环境无毒；价格适中。目前主要有异噻唑啉酮（Sea Nine - 211）、吡啶锌盐（Omide Zinc）、三嗪（1051）3类，这3种有机防污剂都已被证明能迅速降解，不会累积，对海洋环境没有危害。（2）无毒防污涂料尽管目前还没有对铜防污剂进行限制，但人们已经认识到了铜类防污剂对海洋环境的影响，因此开发无毒防污涂料势在必行。无毒防污涂料主要以有机硅、有机氟污损释放防污涂料为主，此类防污涂料通过涂层低表面能的特性使污损生物