超低VOC重防腐涂料在港機(jī)上的應(yīng)用

夏 勇，葉 勇，陳戰(zhàn)利

（1.上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司，上海 202150；2.西安天元化工有限責(zé)任公司，陜西西安 710075）

0 引言

港口運(yùn)行需要配套大量的港口機(jī)械與設(shè)備。根據(jù)港口的裝卸能力和物流模式，所配備的設(shè)備類型大致可分為3類：（1）集裝箱及起重機(jī)械設(shè)備，如集裝箱岸橋、場(chǎng)橋、軌道吊和輪胎吊等；（2）裝/卸船機(jī)，如裝船機(jī)、卸船機(jī)和斗輪機(jī)等；（3）其它設(shè)備，如門機(jī)、浮吊、固定吊等［1］?，F(xiàn)代化港口機(jī)械大型化和不間斷繁忙工作的特點(diǎn)，對(duì)涂料的防腐性能和施工工藝都提出了更高的要求。無(wú)論是業(yè)主還是制造商都清楚地認(rèn)識(shí)到，防腐工程中涂料的耐腐蝕性能、使用壽命、維修保養(yǎng)以及施工技術(shù)和管理對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益影響巨大［2］。

港口機(jī)械防腐蝕涂料的防護(hù)涂裝，其基本目的有兩個(gè)：第一，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，抵御沿海大氣腐蝕介質(zhì)的侵蝕，延長(zhǎng)鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命；第二，對(duì)港口機(jī)械進(jìn)行裝飾，起到美化和標(biāo)志的作用［2］。

2008年12月，我國(guó)交通運(yùn)輸部頒布了JT/T 733—2008《港口機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)表面防腐涂層技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)按涂層體系使用年限將其分為兩類：普通型，8～15 a（表1）；長(zhǎng)效型，15 a及以上（表2）［1］。

表1 港口機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)外表面涂層配套體系（普通型）Table 1 Supporting system of coating for outer surface of port machinery steel structure（common）

表2 港口機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)外表面涂層配套體系（長(zhǎng)效型）Table 2 Supporting system of coating for outer surface of port machinery steel structure（long-acting）

1 港機(jī)常用涂料品種［3］

1.1 車間底漆

一般采用無(wú)機(jī)硅酸鋅車間底漆，中等或低含鋅量的車間底漆應(yīng)用較多。在港口機(jī)械制作過(guò)程中，施工進(jìn)度非?？?，從鋼板預(yù)處理到分段施工一般只要1～2個(gè)月，所以低含鋅量的車間底漆完全能夠滿足臨時(shí)保護(hù)的需要，而且切割速度也大大加快，同時(shí)減少了火工作業(yè)時(shí)鋅霧對(duì)工人健康的危害。

1.2 防銹底漆

在港口機(jī)械上使用的防銹底漆大部分為環(huán)氧富鋅底漆、無(wú)機(jī)富鋅底漆以及環(huán)氧磷酸鋅底漆。環(huán)氧磷酸鋅底漆主要應(yīng)用在腐蝕不太嚴(yán)重的部位，或者鍍鋅件表面。富鋅底漆是重防腐蝕體系中應(yīng)用最多的防銹底漆，其中環(huán)氧富鋅底漆的施工性能比無(wú)機(jī)富鋅底漆更好，重涂間隔時(shí)間更短。

1.3 中間漆

中間漆主要使用的是環(huán)氧云鐵中間漆和環(huán)氧厚漿漆。使用較多的是前者，云母氧化鐵可以增強(qiáng)涂膜的屏蔽作用。環(huán)氧厚漿漆的應(yīng)用也較多，其分為含鋁粉和不含鋁粉兩類。

1.4 面漆

港口機(jī)械方面應(yīng)用較多的高性能防腐面漆有脂肪族聚氨酯面漆和氟碳面漆。

以上所列舉的涂料都屬于傳統(tǒng)的溶劑型涂料，其體積固體分大部分在50%左右，VOC（揮發(fā)性有機(jī)化合物）含量在650 g/L左右，而超低VOC涂料的體積固體分在90%左右，VOC含量在100 g/L以下，使用超低VOC涂料能大大減少有機(jī)溶劑的使用及向大氣中的排放，符合國(guó)家的環(huán)保政策，屬于綠色涂裝。

2 國(guó)家及上海市環(huán)保政策解讀

近年來(lái)我國(guó)大氣環(huán)境受霧霾影響日益嚴(yán)重，已引起國(guó)家有關(guān)部門的高度重視。以國(guó)務(wù)院辦公廳轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)保部等部委關(guān)于《推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量指導(dǎo)意見(jiàn)的通知》（國(guó)辦發(fā)［2010］33號(hào)）為標(biāo)志，國(guó)家已正式將VOC污染的防治工作提上了議事日程［4］。

2012年9月，國(guó)務(wù)院批復(fù)實(shí)施的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》，將VOC和二氧化硫、氮氧化物、工業(yè)粉塵等一起列為三區(qū)十群的防控重點(diǎn)，其中把開(kāi)展VOC污染防治工作納入了重點(diǎn)任務(wù)［4］。

2013年由上海市人民政府印發(fā)通知，滬府發(fā)［2013］83號(hào)《上海市清潔空氣行動(dòng)計(jì)劃（2013～2017）》，該計(jì)劃提到要治理重點(diǎn)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）排放，要求到2017年，PM2.5年均濃度比2012年下降20%。2014年，上海市環(huán)境保護(hù)局下發(fā)通知滬環(huán)保防［2014］，《關(guān)于開(kāi)展本市揮發(fā)物（VOC）排放重點(diǎn)企業(yè)污染治理工作的通知》。

2015年1月27日，財(cái)政部和國(guó)家稅務(wù)總局聯(lián)合下發(fā)通知，要求自2015年2月1日起對(duì)電池、涂料征收4%的消費(fèi)稅，其中施工狀態(tài)下VOC含量低于420 g/L（含）的涂料免征消費(fèi)稅。

2016年7月，國(guó)家工信部、財(cái)政部為加快推進(jìn)落實(shí)綠色制造工程實(shí)施指南，推進(jìn)促進(jìn)重點(diǎn)行業(yè)削減揮發(fā)性有機(jī)物，提高工業(yè)綠色發(fā)展水平，改善大氣環(huán)境質(zhì)量，發(fā)布《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物削減行動(dòng)計(jì)劃的通知》，該計(jì)劃的實(shí)施期為2016～2018年［4］。

綜上所述，國(guó)家對(duì)環(huán)保的重視及VOC的治理力度正逐級(jí)加大。

3 國(guó)家及化工行業(yè)對(duì)高固體分涂料及無(wú)溶劑涂料的定義及VOC含量要求

國(guó)家于2017年制定了綠色產(chǎn)品評(píng)價(jià)（涂料）GB/T 35602—2017，其中對(duì)高固體分涂料及無(wú)溶劑涂料的定義及VOC的要求如下［5］：

高固體分涂料：按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和方法測(cè)得的施工狀態(tài)下的不揮發(fā)物體積分?jǐn)?shù)≥70%的一類溶劑型涂料。

無(wú)溶劑涂料：按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)和方法測(cè)得的施工狀態(tài)下的不揮發(fā)物含量≥95%的一類溶劑型涂料。高固體分涂料和無(wú)溶劑涂料的VOC含量要求見(jiàn)表3。

表3 高固體分涂料和無(wú)溶劑涂料的VOC含量要求Table 3 VOC requirements for high solids coatings and solvent-free coatings

中國(guó)涂料工業(yè)協(xié)會(huì)于2018年發(fā)布了T/CNCIA 01005—2018《低VOCs含量高固體分、超高固體分和無(wú)溶劑環(huán)氧涂料定義》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，其主要指標(biāo)［6］見(jiàn)表4。

表4 高固體分、超高固體分和無(wú)溶劑環(huán)氧涂料不揮發(fā)分及VOC要求Table 4 Non-volatile and VOC requirements for high solids，ultra high solids and solvent-free epoxy coatings

4 振華重工涂裝所面臨的問(wèn)題

振華重工所生產(chǎn)的設(shè)備大部分是體積很大的港口機(jī)械，這些設(shè)備的涂裝必須在戶外進(jìn)行，涂裝過(guò)程中所釋放的VOC無(wú)法通過(guò)氣體吸收系統(tǒng)進(jìn)行收集處理，只能排放到大氣中去。因此要符合國(guó)家法規(guī)，降低VOC的排放，就必須使用低VOC涂料進(jìn)行涂裝，且涂層的各項(xiàng)性能必須要滿足港口機(jī)械的使用要求。

針對(duì)這一需求，西安天元化工有限責(zé)任公司技術(shù)人員經(jīng)過(guò)數(shù)年努力，研制出超低VOC重防腐涂料——天元0漆［7］。

2017～2018年，振華重工在不同的生產(chǎn)基地使用了天元0漆，品種包括環(huán)氧富鋅底漆、水性無(wú)機(jī)富鋅底漆、環(huán)氧云鐵中間漆及丙烯酸聚氨酯面漆等，其技術(shù)指標(biāo)分別見(jiàn)表5～8。

表5 環(huán)氧富鋅底漆的技術(shù)指標(biāo)Table 5 Technical indexes of epoxy zinc-rich primer

表6 水性無(wú)機(jī)富鋅底漆的技術(shù)指標(biāo)Table 6 Technical indexes of waterborne inorganic zinc-rich primer

表7 環(huán)氧云鐵中間漆的技術(shù)指標(biāo)Table 7 Technical indexes of epoxy iron cloud intermediate paint

表8 丙烯酸聚氨酯面漆的技術(shù)指標(biāo)Table 8 Technical indexes of acrylic polyurethane topcoat

施工工藝如下：

（1） 在密封條件下對(duì)需要涂裝的工件進(jìn)行拋丸處理，工件表面處理等級(jí)要達(dá)到Sa 2.5級(jí)（ISO 8501—1：1998）。

（2） 表面處理好的工件在涂裝前要保持表面無(wú)油污及灰塵。然后根據(jù)要求噴涂環(huán)氧富鋅底漆或無(wú)機(jī)富鋅底漆，按照底漆外包裝上所標(biāo)示的配比調(diào)配油漆，混合充分后采用高壓無(wú)氣噴涂機(jī)噴涂1～2道，無(wú)漏涂，噴涂完成后立即用濕膜測(cè)厚儀測(cè)量膜厚，并根據(jù)固體分計(jì)算干膜厚度，達(dá)到規(guī)定的膜厚。

（3） 底漆自然干燥24 h后，進(jìn)行中間漆的涂裝。按照環(huán)氧云鐵中間漆外包裝上所標(biāo)示的配比調(diào)配油漆，混合充分后采用高壓無(wú)氣噴涂機(jī)噴涂2～3道，無(wú)漏涂，噴涂完成后立即用濕膜測(cè)厚儀測(cè)量膜厚，根據(jù)固體分計(jì)算干膜厚度，使其符合要求。

（4） 中間漆自然干燥24 h后，進(jìn)行面漆的涂裝。按照面漆外包裝上所標(biāo)示的配比調(diào)配油漆，混合充分后采用高壓無(wú)氣噴涂機(jī)噴涂1～2道，無(wú)漏涂，噴涂完成后立即用濕膜測(cè)厚儀測(cè)量膜厚，根據(jù)固體分計(jì)算干膜厚度，使其符合要求。

（5） 面漆涂裝完成后，檢查表面涂裝有無(wú)缺陷，對(duì)缺陷處進(jìn)行補(bǔ)噴，自然干燥7 d后即可組裝或交付用戶。

應(yīng)用結(jié)果顯示，天元0漆具有以下特點(diǎn)：

（1） 良好的環(huán)保性能：無(wú)論是室內(nèi)還是室外施工，噴涂現(xiàn)場(chǎng)均沒(méi)有明顯的有機(jī)揮發(fā)物氣味，噴涂時(shí)檢測(cè)出的VOC含量均＜100 g/L，顯示出良好的環(huán)保性能。

（2） 附著力：現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試天元0漆復(fù)合涂層（丙烯酸聚氨酯面漆60 μm，環(huán)氧云鐵中間漆150 μm，環(huán)氧富鋅底漆80 μm）的附著力（拉開(kāi)法），均能達(dá)到10 MPa以上。完全符合振華港機(jī)的技術(shù)要求。

（3） 施工性能：采用普通的高壓無(wú)氣噴涂設(shè)備噴涂，壓縮比在（35～65）∶1范圍內(nèi)時(shí)，均能在各種氣溫條件下順利噴涂，噴涂時(shí)不需要添加稀釋劑。整個(gè)噴涂過(guò)程和設(shè)備與常規(guī)的溶劑型涂料的要求沒(méi)有太大區(qū)別。

5 結(jié)語(yǔ)

超低VOC重防腐涂料“天元0漆”在上海振華重工港口機(jī)械上的涂裝應(yīng)用實(shí)踐，為振華重工解決環(huán)保涂裝這一問(wèn)題提供了有效的途徑，隨著天元0漆在港機(jī)應(yīng)用的進(jìn)一步推廣，振華重工實(shí)現(xiàn)整體的綠色涂裝已為時(shí)不遠(yuǎn)。