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AF无毒防污期浅析,阐述AF无毒防污漆的核心技术纤维植绒的防污原理
2019年09月04日    阅读量:657    新闻来源:中国化工网 okmart.com  |  投稿

1 前 言

众所周知,海洋生物对船舶和其它海上设施的危害性是很大的,因此海上船舶浸水部位的外壳都要涂覆防污漆,以防止各类海洋生物的污损。水解型自抛光防污漆SPCAF( Self Polish Copolymer-AntifoulingPaint) 是一种较为先进的主流品种。


该类防污漆的作用机理是含有防污毒料的防污漆,漆膜能在海水中溶解并同时释放毒料,而且漆膜在水流的作用下,水解反应持续不停地进行,不断地暴露出新鲜的表面中国化工网okmart.com。因为这类产品的毒料释放是按设计渗出率平稳和持久地进行的,所以其防污性能也是持久和高效的;另外,漆膜凸起的部位受水流的作用力较大而水解速度较快,而凹下的部位则水解速度较慢,这样船舶在航行时由于水流的作用使得船体外壳的防污漆表面变得越来越光滑平整,故称此为自抛光防污漆。


由于TBT“有机锡”对海洋生态环境的严重危害性,有机锡SPC-AF 已开始全面禁用。以氧化亚铜为主要毒料的无锡自抛光防污漆Tin-Free SPC AF 是目前最常用的一种高档防污漆。虽然Cu2O比起TBT的毒性小了许多,但该类防污漆终究还是以毒料为手段来实现防污功能的。目前国际上各大油漆厂商都在积极探索和开发环保型的未来防污漆品种,主攻方向为低表面能涂料。


其原理是漆膜表面的表面能(表面张力)很低,“光滑”得让海洋生物无法在上面附着和生长。目前主要有氟化合物和有机硅两大类产品。日本关西涂料公司的有机硅类低表面能防污漆B I O XAF,并开始了大面积的实船(大型船舶)试验。


低表面能防污漆已经有许多报道和相关的多种产品,但以下介绍的新型无毒防污漆,是一种全新概念的无毒防污漆。Kjell K.Alm 先生,一位瑞典工程师,于一个偶然的机会,在从海里打捞出来的沉没已久的游艇碎片上惊奇地发现:涂有防污漆的外板长满了厚厚的海生物,同时无防污漆的内饰板却仅仅轻微地附着了少量的海藻,而它的表面却只是涂覆了他研制的用来防止结露和阻燃的装饰层,于是一项发明: 无毒环保防污漆Sealcoat AF就此诞生了。


2 防污原理及漆性能

2.1 防污原理

Sealcoat AF的核心技术是纤维植绒。从某种意义上说,SealcoatAF 防污漆并不是真正的油漆,它看上去或摸上去都更像是“长毛天鹅绒”。实际上它是将专用纤维绒毛通过植绒机(枪)喷植于还处于湿润状态的一层胶水(无溶剂环氧底漆)上面,然后纤维会有规则、均匀地竖立于胶水涂层表面,形成一种柔软、光滑的纤维绒毛层( 约100~200 根/mm2)。经试验表明,当纤维绒毛的空间远小于海生物体积时,因受纤维绒毛层的阻挡,海生物无法接近和吸附于船体表面。同时,当它浸在水中时,纤维绒毛会不停地摆动,海生物不愿意停留和扎根于一个不稳定的活动基体上生长,当船舶停航时可能会沾上少量的海藻,但会在船舶航行时自然脱落。这是Sealcoat AF防污漆的防污原理,见图1。其防污周期可达5 年以上。

Sealcoat AF防污漆的防污原理

AF无毒防污期浅析,阐述AF无毒防污漆的核心技术纤维植绒的防污原理 中国化工网,okmart.com

2.2 Sealcoat AF防污漆性能

(1) 物理性能:耐磨、耐冲击,尤其是耐弯曲性能好。

(2) 防污性能:同时适合系泊型和“低就航率”及“高就航率”的船舶,防污功效持久其防污周期可达5 年以上。停航期间,附着生长海藻的程度虽比禁用的TBT 自抛光防污漆来得严重些,但要优于Cu2O 类防污漆,少量海藻和其它粘污物会在船舶航行时自行剥落。

(3) 焊接和火工操作时,烧损面积小。

(4) 多功能性:另外也可用作汽车、游艇和木制品的阻燃和防止结露的装饰层。

(5) 成本价格: 略高于目前的无锡自抛光类防污漆,但大大低于低表面能类产品。

Sealcoat AF防污漆目前已获法国船检(BureauVeritas)和中国船级社CCS认证;航标和小型渔船有较多整体长期使用的实例;目前,尚无大型船舶的整船使用事例。但一些大型船舶的局部和半船的短期实船使用的结果很好。


3 评 估

每一种防污漆的推广价值和性能优劣必须经过整船实船的应用,并且船舶最好经过多个不同海域和必要的航行周期,如至少3年以上,才有正确、有效的结论。所以目前只能对Sealcoat AF 无毒防污漆作一些探讨和评估。

3.1 Sealcoat AF防污漆特点

它在防污性能的多效性、持久性和环保性方面具有很突出的优点。目前绝大多数自抛光SPC防污漆的设计防污周期为3年,少数优质品种可以达到5年,但厚度相应增加,一般还要分3 道涂装。Sealcoat AF防污漆的设计防污周期为5年以上(取决于防腐涂层的设计寿命),防污涂层只需1道,即喷纤维植绒1次,减少了涂装工序和周期(仅限小面积施工)。另外,自抛光SPC 防污漆和其它常用品种防污漆,在船舶有较长时间停泊时,几乎会失去防污功效或效果很差,而Sealcoat AF防污漆却能很好地发挥防污功效。

3.2 对涂装技术的要求

Sealcoat AF 的胶水底漆采用了无溶剂环氧底漆,虽然充分体现了整个涂装体系的全程环保施工新概念,但对涂装设备和喷涂技术提出了很高的要求。无溶剂环氧底漆最适宜的施工温度为30℃,当气温低于10℃时,必须使用双管路的喷涂泵枪,就是双组分涂料的基料和固化剂由独立管路分别吸入枪管的那种“特涂”设备,是两组分别被独立地吸入枪管然后才在枪内混合的方式,而不是常见的两组分先在桶内混合后再由单管道吸入喷枪的普通喷涂方式。可以使用关西涂料的高固体分含量的低表面处理涂料Nu Forte代替Sealcoat无溶剂环氧底漆,改善施工性能。

3.3 新造船时可能面临的缺陷

虽然柔软的纤维绒毛面在普通条件下耐磨性能很好,但新船下水时,在整船重量的重压下,船底在木坞墩上滑行摩擦,尤其是“衬垫”发生破损或掉落时,对绒毛面的磨损程度还不能做出准确预估。因为纤维绒毛的防污是物理作用,如果纤维绒毛达不到密度底限,防污作用则会大受影响,绒毛面整块剥落处,则没有防污效果。


4 船舶坞修时所面临的困难

4.1 前处理

如果是第一次使用SealcoatAF,产品须全船整体打砂,清除所有旧涂层。

4.2 整体冲洗

如果原来已用了Sealcoat AF产品,坞修涂装时,除锈蚀部位需喷砂除锈外,可用高压水进行整体冲洗,但是水压必须达到800kg/cm2 才能快速有效地清除原有的旧纤维绒毛。目前国内船厂通常的高压水工作压力约在(150~200)kg/cm2, 很少装备这样的特种高压 水枪,可能无法提供800 kg/cm2 的超常高压。当工作水压不足时,旧纤维绒毛可能难以彻底清除,那么会影响植绒的质量和增加胶水即环氧底漆的耗量。对于能够达到800kg/cm2 压力的船厂而言,船体外壳能够整体用高压淡水进行表面处理,局部锈损处可用低表面处理涂料(如关西的Nu Forte 系列)进行底漆修补,这可是一种很好的环保施工方案。当然对于没有这样的高压设备的船厂而言,暂时可以尝试采用传统的方法,即局部喷砂(Spot Blasting/Sa2.0)+整体扫砂(Sand Sweeping/Sa1.0)。该方法的关键是施工技术,比如合理地调试喷砂枪与“扫砂”面间的最佳工作角度(非正常施工)、工作压力以及适宜的磨料,以保证在清除纤维绒毛层的同时尽可能少地破损油漆涂层。

4.3 施工难度大

坞修工期紧的大型和特大型船舶施工时,人力和物力(设备)会大大增加,施工操作的管理难度增大。植绒喷枪是自制设备,市场上还没有产品销售。正常的情况下,植绒喷枪单枪的施工效率为:植绒70m2/h,无溶剂环氧胶水即底漆200m 2/h ,普通环氧底漆约3 0 0m2/h。因为“植绒”必须在无溶剂环氧胶水底漆未干前完成,30℃为30min。Sealcoat系列产品涂装时,涂装进度取决于植绒速度。对大型和特大型船舶而言,Sealcoat AF在坞修时可能出现的各种困难必须予以充分考虑:涂装周期、喷涂设备、坞内设施(液压高架车或坞壁车)的装备能力、繁多的喷涂设备和操作人员的施工管理和协调。

4.4 施工后的检查和修补

Sealcoat AF 产品纤维绒毛是物理防污,因此对植绒密度和高出胶水即底漆表面的纤维长度都有一定要求,两者分别为(100~200)根/mm2 和(0.5~0.7)mm。如果因胶水底漆流挂而淹没纤维绒,或者纤维绒毛漏涂和少涂而不合要求,都需要第二次喷胶和“植绒”。因此,施工结束后的检查和修补工作必须非常全面和细致,可能会很花时间。


5 结 论

(1) 其产品防污机理独特,防污性能具有多效性,持久性和无毒性;

(2) 小规模施工和局部实船使用的短期状况良好;

(3) 缺少大型船舶整船应用实例和对现场施工性能的具体了解;有待更大规模和更进一步的试验,才能确认其实用性和有效性;

(4) 该产品是一种值得关注的新概念无毒防污漆品种。随着世界各国对海洋环保意识和指标要求的逐步提高,市场前景看好。

该产品对海上航标、海上石油平台、发电厂冷却水的入海排放管和海港设施以及系泊型船舶来说应该是一种有效的实用防污产品。


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