丙烯酸聚氨酯在船舶中的施工控制

劉 胤，周廣青

（南京金陵船廠有限公司，南京 210015）

0 引言

造船行業中雙組分丙烯酸聚氨酯油漆的大量應用，為減少船舶腐蝕和提高船舶的使用壽命做出了重要貢獻。但丙烯酸聚氨酯油漆在施工中存在一定的難度，容易引起漆膜的流掛、桔皮、針孔、露底問題。尤其在冬季和夏季，溫度過低、過高對油漆影響最大。

1 丙烯酸聚氨酯性質

丙烯酸聚氨酯具有附著力強、優良的韌性、良好的耐候性，通常配合環氧底漆配套使用在船舶的露天區域。如船舶外板水線以上區域、主甲板及居住區域等。雙組分丙烯酸聚氨酯油漆通過羥基丙烯酸樹脂分子鏈中的—OH與加入的異氰酸酯固化劑中的—NCO官能團反應，形成網絡結構得以固化，屬于熱固性樹脂[1]。溫度較低時，—OH與—NCO的反應活性減小，固化性能變差[2]。雙組分丙烯酸聚氨酯油漆最佳的施工溫度為 10℃～35℃[3]，在低于 5℃時固化較慢，在 0℃以下較難固化成膜。高于35℃，表面成膜差，易出現針孔、魚眼、干噴等問題。

2 影響丙烯酸聚氨酯的因素

丙烯酸聚氨酯影響較大的因素為：溫度、油漆狀態及施工工藝。

2.1 溫度的影響

2.1.1 溫度對粘度的影響

影響油漆粘度的直接因素為溫度。如圖1所示[4]，伴隨溫度上升，油漆粘度顯著下降。由于油漆中各種表面活性劑的存在，油漆經過兩種組分攪拌混合后，油漆中會產生一定量的氣泡。施工后，漆膜中的氣泡留在漆膜中，會形成針孔，冒出表面，形成魚眼。

油漆的粘度越大，泡沫溢出時間越長，即壽命越長，對漆膜的影響越大。減小油漆的粘度，有助于提升漆膜的質量。

圖1 溫度與粘度的關系

圖2 溫度與施工時間的關系

2.1.2 溫度對施工時間的影響

一般高分子化合物反應速率受溫度影響較大。溫度越高，化學反應速率越大。丙烯酸聚氨酯油漆同樣遵循上述規律。如圖2所示。

據近三年來噴漆時間統計，計算數據為一套油漆（通常為20 L）需要20 min左右，包括噴漆時位置移動等時間。因此，施工時油漆溫度在30℃以下為最佳（增減稀釋劑不計）。

環境溫度過高，尤其是夏季高溫時段的向陽面，底材溫度在 40℃以上，有時可能超過 50℃。在此狀態下施工，溶劑揮發很快，油漆表面快速形成薄膜，形成密閉的環境，來不及揮發的溶劑被表面的薄膜阻擋，表面起皺或起泡，影響圖層質量及美觀。

由于干燥太快，油漆流平性差，表面粗糙甚至產生干噴現象。因此，環境溫度超過30℃或溫度過高的底材，不建議噴涂丙烯酸聚氨酯油漆。

環境溫度過低，油漆的粘度增加，施工困難，增加稀釋劑以降低油漆粘度。低溫下漆膜干燥性大大降低，表面較容易出現流掛現場。即使刻意注意流掛現象由于稀釋劑的因素，漆膜變薄而出現露底，進而影響漆膜質量。

2.2 油漆狀態

影響油漆自身因素，主要在于油漆的粘度、溫度兩個方面。

影響粘度的因素為溫度及稀釋劑。提高油漆的溫度或添加稀釋劑會減小油漆的粘度，但伴隨著溫度的增加，是施工時間的減少。環境溫度低時，提高油漆自身溫度成本較大，通常添加稀釋劑降低油漆粘度。但隨著稀釋劑的增加，會產生流掛、桔皮、露底等漆病。噴涂設備增加加熱裝置可解決稀釋劑問題，但成本也隨之上升。

2.3 施工工藝

施工工藝的影響主要在于噴涂設備的調節和施工過程中的控制兩方面。

2.3.1 噴涂設備

優良的噴涂設備，可提高漆膜質量。環境溫度較低時，大壓力的噴漆設備能夠減少稀釋劑的使用，減少漆膜流掛、露底問題的發生。噴漆作業區域與噴漆設備的距離，即噴漆槍管使用的長度[5]對壓力影響較大，槍管越長，噴漆壓力減小。所以大壓力噴漆設備，以及盡可能短的槍管，在低環境溫度下，為最佳方案。

2.3.2 施工中的控制

施工中的控制尤為重要。根據丙烯酸聚氨酯的性質，油漆的固體含量低，粘度小（相對于環氧油漆），噴漆時產生較多的漆霧。對垂直區域，尤其是船舶的居住區域，控制漆霧尤為重要。一般噴漆施工由上而下，噴漆上層區域產生的漆霧容易在下層聚集。待移動到下層區域噴漆時，漆霧已干燥，復涂后的漆膜粗糙，影響漆膜質量。因此及時處理施工中的漆霧尤為重要。

3 結論

基于丙烯酸聚氨酯油漆的性質，一般選擇環境溫度范圍為5℃～30℃之間，計劃施工開始時間為早上八點至九點，施工順序由向陽面開始，由上而下。施工前調節好噴漆設備的壓力，盡可能使噴漆設備接近施工位置，減少噴漆槍管長度。施工中及時除去下層區域的漆霧，控制每套油漆的施工時間，選擇合適大小的槍嘴及熟練的槍手。

合理的施工時間，合理的控制溫度，合理選擇噴涂設備，控制施工中的各種不利因素，控制油漆的初始狀態，都有助于提高漆膜的質量。