環(huán)氧膩子在商船涂裝領域的運用

黃東偉， 張 衛(wèi)， 劉小川， 王洪濱

(招商局郵輪制造有限公司， 江蘇 南通 226116)

0 引 言

眾所周知，在船舶建造過程中，鋼板經過焊接、運輸、吊裝、合龍等工序后，會產生較明顯的變形，特別是厚度較薄的鋼板，變形非常明顯[1]。雖然目前可以通過改進焊接工藝、火工等手段對鋼板變形進行控制和矯正，但是其效果仍有限。在面漆涂裝完畢后，面漆所具有的有光或高光特點，在光線明亮的情況下，會使鋼板的變形顯得更加突出，影響船舶的整體外觀，特別是在外觀涂裝要求較高的游艇、郵船領域，直接決定著船舶的整體檔次，甚至會對其商業(yè)營銷產生不利影響。

在歐美等發(fā)達國家，私人游艇普遍成為富裕家庭閑暇時用來消遣的工具，與此同時，也催生出較多的私人游艇制造和修理產業(yè)。在游艇產業(yè)長期的發(fā)展過程中，逐步形成使游艇外表涂裝美觀的制作材料和工藝[2]，其中很重要的一種材料為環(huán)氧膩子。環(huán)氧膩子具有成型厚的特點，可以用來遮蔽鋼板的變形和表面的缺陷，與底層油漆有非常好的結合力，強度和韌性佳，易施工涂布，易打磨成型，且與后續(xù)涂層結合力好，可起到承上啟下的關鍵作用。

1 環(huán)氧膩子產品及技術參數

目前，國內可用于船舶大面積刮涂的環(huán)氧膩子產品不多，基本都需從國外進口，主要產品及技術參數如表1所示。也有一些小型游艇制造廠利用已掌握的施工經驗，通過購買樹脂、滑石粉、胺固化劑等原材料自行調配環(huán)氧膩子，但其可靠性存疑。

表1 環(huán)氧膩子產品及技術參數

船舶用油漆的最高厚度一般為1 000 μm。根據《中國造船質量標準》[3]，船舶外板區(qū)域每一肋距的局部平面度標準為≤4 mm，由此可見，油漆的厚度無法達到遮蔽外板處局部變形的目的。由表1可知：船舶用環(huán)氧膩子的最大厚度普遍可達10 000 μm，甚至可達32 000 μm，具有可施工厚度高的特點，所以可以用來解決此問題。

在研究環(huán)氧膩子產品的過程中發(fā)現，各廠家的產品有標準干、快干、粗顆粒、細顆粒、噴涂型等分支產品，各自具有不同的特性，以滿足客戶及施工環(huán)境的不同需求。

在性能方面，膩子的抗壓、抗拉、抗彎等力學性能普遍優(yōu)于船用油漆，即使在厚度高、溫差大的情況下，也少有剝落、開裂等缺陷的發(fā)生。表2為Awlfair LW產品的力學性能數據。

表2 Awlfair LW產品力學性能參數

2 環(huán)氧膩子施工

2.1 開罐及混合

在開罐前應確認產品在保質期內，提取適量產品再混合，以免膩子提前固化而導致無法使用。環(huán)氧膩子產品多為雙組分包裝，將A、B組分按照說明書的比例要求進行混合即可。膩子的使用溫度一般需高于10℃，在冬季氣溫較低時，混合前宜對膩子進行水浴或太陽燈照射加熱，以利于施工。

混合方法分為手工混合及機器混合兩種：手工混合適用于少量膩子，工具為泥鏟、刮板；機器混合適用于大量膩子，應采用市售的專用攪拌器進行混合，其特點為速度快、攪拌均勻、混入空氣少。通常A、B組分的顏色不同，當混合物呈現出單一顏色時，表明A、B組分已充分混合。

2.2 膩子一次刮涂

工具：泥鏟、長條直邊工具。

在膩子刮涂前，應先將鋼板表面進行除銹，然后噴涂膩子的配套底漆，待底漆干燥后，用砂紙將底漆表面全部砂磨，去除表面污染物，并增加膩子與底漆的接觸面積，以提高膩子與底漆之間的結合力。

底漆砂磨后，用直邊工具緊靠所需刮涂的區(qū)域，找出凹陷最深的區(qū)域，并用鉛筆將這些區(qū)域圈出。將混合后的膩子用泥鏟刮涂到底漆表面，先從凹陷最深區(qū)域進行刮涂，刮涂時應注意控制厚度，一般為3～5 mm，以免膩子中混入氣穴。氣穴的存在會導致膩子出現縮口，或者氣穴在受熱后出現爆孔。

刮涂時應注意避免大量膩子長時間堆垛在一處使得膩子中熱量聚集導致膩子過早固化而無法使用。

待膩子刮涂至鋼板表面后，用長條直邊工具(一般為柔韌性較好的鋁條、木條、鐵皮等)沿船體線型緊貼膩子表面進行拖動，以刮除凸起處膩子，填補凹陷處膩子，最終形成符合船體線型的平整表面。

2.3 膩子干燥

膩子干燥時間參考產品說明書，需注意的是，膩子在刮涂后不能受潮淋雨，所以游艇一般在室內建造。若冬季溫度很低時，可對刮涂過膩子的表面進行加熱，如使用太陽燈、紅外線燈、室內整體加熱等方式，以促進膩子干硬。

2.4 膩子二次刮涂

待一次刮涂的膩子干硬后，用36～60目的砂紙將膩子表面進行整體砂磨，尋找并標記膩子表面的缺陷處。

在徹底砂磨后，將膩子表面的粉塵清理干凈，首先用少量膩子對缺陷處進行填補，然后在膩子表面繼續(xù)刮涂一層新膩子。

待二次刮涂的膩子干硬后，使用60～100目的砂紙將膩子表面再次進行砂磨。若刮涂面積較大，可使用氣動砂磨機進行此操作，以提高效率。在砂磨過程中應及時更換砂紙，以避免砂紙上黏附的塵垢損傷膩子表面。

在游艇涂裝領域，由于對外觀要求很高，最終涂裝效果甚至需達到鏡面標準，因此對環(huán)氧膩子的打磨會更加細致，通常需要打磨、修補、精磨等步驟[4]。

2.5 后續(xù)油漆

后續(xù)油漆可以為膩子廠家的配套面漆用底漆+連接漆+面漆，也可以為其他品牌的環(huán)氧油漆+面漆，在使用不同廠家油漆時，宜事先進行結合力試驗以驗證可行性。

3 環(huán)氧膩子結合力試驗

3.1 結合力試驗的必要性

在建項目中使用的膩子和油漆為不同廠家的產品，若此前沒有相關的施工經驗，則在成規(guī)模使用前驗證其結合力顯得尤為重要。

所設計的膩子和油漆的配套體系如表3所示。

表3 膩子和油漆的配套體系

此配套體系主要運用于水線以上部位，由于第3、第4、第5道涂層為同一油漆廠家的固有配套體系，因此只需驗證第1、第2道涂層及第2、第3道涂層之間的結合力即可。

3.2 結合力試驗過程

試驗使用的工具和材料：Elcometer 108拉拔測試套裝、單組分萬能膠、300 mm×300 mm×8 mm鋼板、環(huán)氧膩子、環(huán)氧底漆(鋁紅色、灰色)。

試驗引用標準：ISO 4624[5]。

試板施工記錄如表4所示，結合力試驗在第3道涂層施工后一個月進行，以保證油漆和環(huán)氧膩子的充分干燥。

表4 試板施工記錄

如圖1所示，結合力試驗共設置4個測點，測點2 和測點4測試第1、第2道涂層之間的結合力，測點1和測點3測試第2、第3道涂層之間的結合力。

圖1 結合力測點示例

3.3 結合力試驗結果

試板結合力試驗結果如表5所示。

表5 試板結合力試驗結果

根據國際標準ISO 20340[6]，在船舶涂裝領域，涂層結合力的最小要求為4 MPa，由試驗結果可知，模擬實際船舶涂裝施工狀況制作的試板，其結合力試驗結果均高于最低要求，說明此施工方法在結合力方面是可行的。

4 結 論

(1) 原本只在游艇領域廣泛使用的環(huán)氧膩子產品，可配合國內主流油漆產品運用在商船、海工產品上，以達到遮蔽鋼板凹陷、美化船體外觀、提升整船檔次的作用。

(2) 在商船涂裝領域運用環(huán)氧膩子前，需對整套涂層體系進行試驗以驗證其可行性。國內主流油漆公司內部也可以開展多種測試，推出真正適合商船領域需求的膩子+油漆體系。

(3) 對于水線以下部位，其受力及腐蝕狀況較為復雜，雖然游艇領域的環(huán)氧膩子可施工在水下部位，但需使用游艇特殊油漆進行封閉處理，故在商船涂裝領域，不宜將環(huán)氧膩子用于水下部位。