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水性建筑钢结构涂料及涂装技术的发展态势1瓷砖胶

2022-09-03

水性建筑钢结构涂料及涂装技术的发展态势

前 言按国内外惯例,重防腐行业包括船舶、集装箱、石油化工(包括海洋工程)、电力(包括火电、风电、水电、核电等)、桥梁码头、铁道和建筑钢结构7个行业。其中建筑钢结构行业包括高层建筑、钢结构住宅、机场航站楼、高铁站、博物馆、音乐厅、体育场馆等等。这7个行业是国民经济中主要支柱,必须应用高性能的重防腐涂料对其进行保护中国机械网okmao.com。20世纪后叶,我国建筑钢结构行业发展进入了高速发展的春天,是改革开放的产物,发展速率一度超过10%;2010年后,发展速率减慢至3%~5%,进入理性发展阶段;至2014年底,我国建筑钢结构消耗量3 200万t,产业链产值650亿元,世界上约一半工程是在我国进行。建筑钢结构厂遍于全国各地,产值不断上扬。表1是钢结构厂资质及产值表。

杭萧、东南、精工、东方铁塔、鸿路、富煌等10家钢结构企业的股票已上市交易。

1 建筑钢结构涂料的环保性能钢结构建筑是环保可持续发展型建筑,与混凝土建筑相比具有如下优点:(1)钢铁强度好,性能稳定,韧性好,适合现代化批量生产;(2)自重轻,使用面积大,良好抗震性能;(3)可制成大跨度、大空间建筑,形成无柱式空间,美观大方;(4)施工速度快,现场干净,噪音少,钢铁可回收,可持续生产;(5)可在工厂制造加工,精度高,有利于提高质量。

目前,建筑钢结构涂料仍以溶剂型涂料为主,但需具备以下系列环保性能:(1)性价比高。按ISO 12944和ISO 4628国际标准判断,在C3、C4等大气腐蚀条件下,设计单位应根据各方面的情况使建筑钢结构配套涂层有5 a、5~10 a、>15 a的使用寿命。上海世博会主题馆配套涂层有大于15 a的使用寿命,涂层结构见表2。

特别强调必须以全寿命理念(LCC法)来保证涂层使用寿命,纠正建筑钢结构行业中涂料(包括水性涂料)低价竞争的局面。能够达到涂层设计的寿命,是最大的环保。(2)因地制宜,发展先进的环境友好型涂料。如在涂料的类型上,选择制造水性的丙烯酸、醇酸、环氧酯等适应我国建筑钢结构厂涂装流水线的新型涂料;国内外涂料厂常采用各类树脂的替代与改性,达到了较好的效果。(3)无公害的高性能防锈颜料等的应用(不含Pb、Cr、Hg、Cd),推广无毒的磷酸锌、三聚磷酸铝等。如环氧磷酸锌底漆作为防锈底漆具有下列优点:无毒、无害;有一定的防腐蚀性能。环氧磷酸锌底漆等可制成底面两用漆,是建筑钢结构防火涂料的最好底层。(4)提高固含量、降低VOC。在溶剂型建筑钢结构涂料为主的前提下,降低VOC是环保的主攻方向。不同环氧云铁中层漆的固含量及VOC见表3。

对于一般的水性涂料,也不可能做到VOC为零,但可尽量降低VOC。

2 水性钢结构涂料的应用2.1 水性无机富锌底漆水性无机富锌底漆应用最早。如1993年美国IC531进入中国,在徐浦大桥和建筑钢结构上成功应用水性无机富锌底漆。后经过消化、吸收、提高,目前据不完全统计全国有近百家厂生产水性富锌底漆,在建筑钢结构行业生根开花,行业内使用量达到1万多吨,价值1.5亿~2.0亿元,占建筑钢结构底漆份额的1/3左右。水性无机富锌底漆配套与规定膜厚如表4所示。

按ISO 12944国际标准来判断,上述配套涂层在C4大气环境下,有大于15 a的使用寿命。15 a后,配套涂层锈蚀等级达到ISO 4628标准的Ri3级,锈蚀面积仅占1%,此时开始第一次大修是最经济有效的。表5是涂层失效等级判定。

目前我国近百家工厂能生产制造水性无机富锌底漆,产量最高的是上海门普来新材料公司。该公司专业生产水性无机富锌底漆,产量为3 800 t,产值约8 000万元。2.2 其他配套的水性建筑钢结构涂料2010年后,随着国家环保法规的加强,国内的涂料厂家研制开发了各种水性建筑钢结构涂料,主要有表6的配套。

另外,国内外涂料厂还有涂层寿命达到15 a以上的常规配套和新型的水性涂料配套,见表7。

涂层寿命必须规范化,以ISO 12944和ISO 4628两份标准为依据,使建筑钢结构在C3、C4的大气腐蚀条件下,有低(5~10 a)、中(10~15 a)、高(>15 a)的涂层使用寿命。从广义上理解,涂层使用寿命达到设计寿命的要求是最大的环保化。在具体的操作上,有全水性的配套,也有溶剂型涂料与水性涂料互为配套,增加涂层配套的灵活机动性。目前,国内的厂家主要有:湖北中策、上海门普来、株洲飞鹿、河北晨阳、安徽开林、北京碧海舟、宁波大达、广州集泰、上海纳梁、上海涂料公司、浙江鱼童、山西华豹、重庆三峡、石家庄金鱼、成都澳培龙、西北永新、大连裕祥等。国外公司有:PPG、KANSAI、CMP、KCC、AKZONOBEL、HEMPEL、Jotun、RPM、Nippon、Sherwin-Williams。2.3 水性低表面处理涂料低表面处理涂料,又称容忍性表面处理涂料(Surface Tolerant Coatings)。水性低表面处理涂料,具有以下特点:(1)用手工或者动力工具打磨至ISO 8501 St2级,上海地区包工包料价格为12元/m2,喷砂为35元/m2;

(2)带闪锈或微锈的钢材表面,高压水除锈及湿喷砂表面;(3)各类的旧涂层表面:如环氧、聚氨酯、醇酸、丙烯酸、氯化橡胶涂料等;(4)可以在相对湿度小于85%,气温在5~50 ℃下喷涂;

(5)应用广泛,可用于钢铁、锌、铝等金属和砼表面,并可做底、中、面漆用;(6)可复涂环氧、聚氨酯、醇酸、丙烯酸、氯化橡胶面漆等,涂层配套性能好,附着力优异,在C4环境下,同样有大于10 a的使用寿命。其规定的技术指标,同溶剂型低表面处理涂料一样,必须符合表8所示技术指标。

近几年来,国外各大公司生产的水性低表面处理涂料,纷纷进入中国,在很多工程中得到了应用(见表9)。

在我国,广州集泰、成都奥培龙、株洲飞鹿等几家公司已经开发出该产品,但尚未批量生产。上海华生古象化工科技有限公司已经研制开发出了低表面处理底漆,经试验合格后,已经批量生产并投放市场,获得了用户的认可和好评。

3 提高涂装技术放在推广水性涂料首位3.1 涂装技术的定义推广水性涂料关键在于涂装。从广义上理解,涂装包括涂料及其配套、涂装工艺、涂装管理3个方面。在我国重防腐涂料在开发制造上与国际大公司相差不大,但在涂装工艺与涂装管理上却相差甚远。从设计院、涂料厂、涂装公司到钢结构总包单位,均应将提高涂装技术放在发展水性钢结构涂料的首位。3.2 建筑钢结构涂料的施工性能建筑钢结构涂料的施工性能是由其内在品质决定的:(1)它是建筑钢结构涂料的重要技术指标;(2)它是建筑钢结构涂料产品可靠性关键;(3)它是涂装工艺设计的基础。在一般情况下,提高施工性能的责任在于涂料生产厂家。施工性能包括:对表面处理的要求、无气喷涂的技术条件、环境温度和湿度、干燥时间与涂装间隔、熟化时间与混合适用期、专用稀释剂类型和稀释比、覆盖率、一次无气喷漆的厚度等等。从表10可以明显看出,水性环氧富锌底漆的施工技术要求高于溶剂型的环氧富锌底漆。

3.3 派遣技术服务人员

涂料厂应向施工现场派遣技术服务人员,这是涂料厂的责任所在,水性涂料更为必要。根据国际大公司状况,涂装施工技术服务是涂料产品重要增值内容,技术服务人员的费用约占成本的12%~15%,而且逐年在提高中。根据技术合同条款,技术服务人员具有监督、指导涂料施工质量的权利。在现场,收集涂装质量问题,纠正错误施工操作,避免产生不合格涂装产品。更重要的是根据工程进程沟通设计方、业主、总包、涂装分包、监理等各方面的关系,系统进行耗漆量、膜厚控制等涂装技术管理、派遣技术服务人员,建立一整套制度是节能、环保的关键。3.4 发展建筑钢结构涂装新工艺、新设备在重防腐涂料应用的7个行业中,发展涂装新工艺与设备最先进的是集装箱行业。钢板预处理作业,全部采用无气喷涂机。近期,绝大多数集装箱厂出于节能环保的目的,采取3条措施:刮板式涂布车间底漆、动力源采用液压泵、自动喷漆的方式改为喷嘴不动而箱体移动的办法。漆耗减少了3%,涂层质量也十分优异。最落后的是建筑钢结构厂的涂装工艺,很多钢结构厂无合适的涂装流水线,甚至无专门的喷砂房、喷漆房,而有节能环保的钢板预处理线的钢结构厂只有不到1/3,底漆、中层漆大多在室外喷涂,无法控制涂装施工条件。

对于我国建筑钢结构水性涂料,涂装施工的各项要求更高;钢结构厂基本上无烘房,配套涂层很难及时干燥;包括高压无气喷漆泵在内的涂装设备都是按溶剂型涂料设计制造的(见表11),无专用的水性涂装设备,易发生锈蚀,特别是水性无机富锌等底漆。目前,在水性与溶剂型涂料交替施工的情况下,必须制定系列规范,以保证设备顺利使用,保证涂装质量。

3.5 亟需提高建筑钢结构涂装技术人员素质近几年来,虽然建筑钢结构行业的涂装慢慢列入到重点工艺,得到了一定的重视,但与结构设计、电焊、冷作等工艺相比,缺少高素质的技术人员。在很多大设计院中,往往没有专职的涂装高级工程师,不懂涂层配套设计、不懂涂装工艺等。有个别工程,因涂层配套设计上的疏忽与错误,出现涂层早期失效。目前,绝大多数设计院股份有限公司又采用EPC的经营方式,涂装技术人员成了推广新颖操作模式的瓶颈;同样在钢结构厂,几乎都不设置涂装技术干部,不进行每个工程的涂装设计和系列涂装管理;涂装操作管理人员无证上岗,与电焊工必须具备CCS/ABS/GL等各国船级社证书才能上岗操作相比,距离实在太大。在涂装技术人员培训、发证工作上,行业协会应吸收国外Nace、Frosio等先进设计经验,提高重防腐涂料技术和涂装水平,继续加倍努力。

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