超低VOC重防腐涂料在港機上的應用

夏 勇，葉 勇，陳戰利

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

0 引言

港口運行需要配套大量的港口機械與設備。根據港口的裝卸能力和物流模式，所配備的設備類型大致可分為3類：（1）集裝箱及起重機械設備，如集裝箱岸橋、場橋、軌道吊和輪胎吊等；（2）裝/卸船機，如裝船機、卸船機和斗輪機等；（3）其它設備，如門機、浮吊、固定吊等［1］。現代化港口機械大型化和不間斷繁忙工作的特點，對涂料的防腐性能和施工工藝都提出了更高的要求。無論是業主還是制造商都清楚地認識到，防腐工程中涂料的耐腐蝕性能、使用壽命、維修保養以及施工技術和管理對企業的經濟效益影響巨大［2］。

港口機械防腐蝕涂料的防護涂裝，其基本目的有兩個：第一，保護鋼結構，抵御沿海大氣腐蝕介質的侵蝕，延長鋼結構的使用壽命；第二，對港口機械進行裝飾，起到美化和標志的作用［2］。

2008年12月，我國交通運輸部頒布了JT/T 733—2008《港口機械鋼結構表面防腐涂層技術條件》，該標準按涂層體系使用年限將其分為兩類：普通型，8～15 a（表1）；長效型，15 a及以上（表2）［1］。

表1 港口機械鋼結構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 港口機械鋼結構外表面涂層配套體系（長效型）Table 2 Supporting system of coating for outer surface of port machinery steel structure（long-acting）

1 港機常用涂料品種［3］

1.1 車間底漆

一般采用無機硅酸鋅車間底漆，中等或低含鋅量的車間底漆應用較多。在港口機械制作過程中，施工進度非常快，從鋼板預處理到分段施工一般只要1～2個月，所以低含鋅量的車間底漆完全能夠滿足臨時保護的需要，而且切割速度也大大加快，同時減少了火工作業時鋅霧對工人健康的危害。

1.2 防銹底漆

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

1.3 中間漆

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

1.4 面漆

港口機械方面應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的溶劑型涂料，其體積固體分大部分在50%左右，VOC（揮發性有機化合物）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溶劑的使用及向大氣中的排放，符合國家的環保政策，屬于綠色涂裝。

2 國家及上海市環保政策解讀

近年來我國大氣環境受霧霾影響日益嚴重，已引起國家有關部門的高度重視。以國務院辦公廳轉發環保部等部委關于《推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量指導意見的通知》（國辦發［2010］33號）為標志，國家已正式將VOC污染的防治工作提上了議事日程［4］。

2012年9月，國務院批復實施的《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》，將VOC和二氧化硫、氮氧化物、工業粉塵等一起列為三區十群的防控重點，其中把開展VOC污染防治工作納入了重點任務［4］。

2013年由上海市人民政府印發通知，滬府發［2013］83號《上海市清潔空氣行動計劃（2013～2017）》，該計劃提到要治理重點企業揮發性有機物（VOC）排放，要求到2017年，PM2.5年均濃度比2012年下降20%。2014年，上海市環境保護局下發通知滬環保防［2014］，《關于開展本市揮發物（VOC）排放重點企業污染治理工作的通知》。

2015年1月27日，財政部和國家稅務總局聯合下發通知，要求自2015年2月1日起對電池、涂料征收4%的消費稅，其中施工狀態下VOC含量低于420 g/L（含）的涂料免征消費稅。

2016年7月，國家工信部、財政部為加快推進落實綠色制造工程實施指南，推進促進重點行業削減揮發性有機物，提高工業綠色發展水平，改善大氣環境質量，發布《重點行業揮發性有機物削減行動計劃的通知》，該計劃的實施期為2016～2018年［4］。

綜上所述，國家對環保的重視及VOC的治理力度正逐級加大。

3 國家及化工行業對高固體分涂料及無溶劑涂料的定義及VOC含量要求

國家于2017年制定了綠色產品評價（涂料）GB/T 35602—2017，其中對高固體分涂料及無溶劑涂料的定義及VOC的要求如下［5］：

高固體分涂料：按規定的標準和方法測得的施工狀態下的不揮發物體積分數≥70%的一類溶劑型涂料。

無溶劑涂料：按規定的標準和方法測得的施工狀態下的不揮發物含量≥95%的一類溶劑型涂料。高固體分涂料和無溶劑涂料的VOC含量要求見表3。

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

中國涂料工業協會于2018年發布了T/CNCIA 01005—2018《低VOCs含量高固體分、超高固體分和無溶劑環氧涂料定義》團體標準，其主要指標［6］見表4。

表4 高固體分、超高固體分和無溶劑環氧涂料不揮發分及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題

振華重工所生產的設備大部分是體積很大的港口機械，這些設備的涂裝必須在戶外進行，涂裝過程中所釋放的VOC無法通過氣體吸收系統進行收集處理，只能排放到大氣中去。因此要符合國家法規，降低VOC的排放，就必須使用低VOC涂料進行涂裝，且涂層的各項性能必須要滿足港口機械的使用要求。

針對這一需求，西安天元化工有限責任公司技術人員經過數年努力，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基地使用了天元0漆，品種包括環氧富鋅底漆、水性無機富鋅底漆、環氧云鐵中間漆及丙烯酸聚氨酯面漆等，其技術指標分別見表5～8。

表5 環氧富鋅底漆的技術指標Table 5 Technical indexes of epoxy zinc-rich primer

表6 水性無機富鋅底漆的技術指標Table 6 Technical indexes of waterborne inorganic zinc-rich primer

表7 環氧云鐵中間漆的技術指標Table 7 Technical indexes of epoxy iron cloud intermediate paint

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

施工工藝如下：

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

（2） 表面處理好的工件在涂裝前要保持表面無油污及灰塵。然后根據要求噴涂環氧富鋅底漆或無機富鋅底漆，按照底漆外包裝上所標示的配比調配油漆，混合充分后采用高壓無氣噴涂機噴涂1～2道，無漏涂，噴涂完成后立即用濕膜測厚儀測量膜厚，并根據固體分計算干膜厚度，達到規定的膜厚。

（3） 底漆自然干燥24 h后，進行中間漆的涂裝。按照環氧云鐵中間漆外包裝上所標示的配比調配油漆，混合充分后采用高壓無氣噴涂機噴涂2～3道，無漏涂，噴涂完成后立即用濕膜測厚儀測量膜厚，根據固體分計算干膜厚度，使其符合要求。

（4） 中間漆自然干燥24 h后，進行面漆的涂裝。按照面漆外包裝上所標示的配比調配油漆，混合充分后采用高壓無氣噴涂機噴涂1～2道，無漏涂，噴涂完成后立即用濕膜測厚儀測量膜厚，根據固體分計算干膜厚度，使其符合要求。

（5） 面漆涂裝完成后，檢查表面涂裝有無缺陷，對缺陷處進行補噴，自然干燥7 d后即可組裝或交付用戶。

應用結果顯示，天元0漆具有以下特點：

（1） 良好的環保性能：無論是室內還是室外施工，噴涂現場均沒有明顯的有機揮發物氣味，噴涂時檢測出的VOC含量均＜100 g/L，顯示出良好的環保性能。

（2） 附著力：現場測試天元0漆復合涂層（丙烯酸聚氨酯面漆60 μm，環氧云鐵中間漆150 μm，環氧富鋅底漆80 μm）的附著力（拉開法），均能達到10 MPa以上。完全符合振華港機的技術要求。

（3） 施工性能：采用普通的高壓無氣噴涂設備噴涂，壓縮比在（35～65）∶1范圍內時，均能在各種氣溫條件下順利噴涂，噴涂時不需要添加稀釋劑。整個噴涂過程和設備與常規的溶劑型涂料的要求沒有太大區別。

5 結語

超低VOC重防腐涂料“天元0漆”在上海振華重工港口機械上的涂裝應用實踐，為振華重工解決環保涂裝這一問題提供了有效的途徑，隨著天元0漆在港機應用的進一步推廣，振華重工實現整體的綠色涂裝已為時不遠。