维修用油漆和涂料

自古以来,油漆就被用来保护、装饰和识别表面。这也是抗腐蚀的最佳方法。“涂层”一词经常和“油漆”一词互换使用。

由加里·怀德 1999年6月1日

自古以来,油漆就被用来保护、装饰和识别表面。这也是抗腐蚀的最佳方法。“涂层”一词经常和“油漆”一词互换使用。

涂料成分

大多数涂料由三种基本成分组成:颜料、树脂(也称为粘合剂)和溶剂。

色素提供颜色、隐藏、缓蚀、光泽度控制、抗下垂和膜厚等性能。

颜料有有机和无机两种。常见的例子有红色和黄色的氧化铁、二氧化钛和炭黑。滑石粉和粘土等物质也被使用。

缓蚀颜料通常是无机的。常见的例子有四氧化铅(红铅)、铬酸锌、氧化锌、偏硼酸钡和水泥。这些物质产生一种表面钝化作用,妨碍钢的腐蚀。

树脂是将色素结合在一起的成分。树脂固化时形成干膜。颜料和树脂一起包含固化漆膜的成膜固体。

固化漆膜的性能很大程度上取决于树脂。该树脂的性能包括:

——干燥时间

——硬度

——灵活性

——耐化学性

——耐磨性。

用于维修涂料的常用树脂有:

-醇酸

- - - - - -丙烯酸

——环氧

——聚氨酯。

树脂的一个重要特征是其固化机理(参见“树脂如何固化”)。

溶剂是用来调节粘度的,这样油漆工就能把颜料从罐子里拿出来,涂在表面上。在正确应用和固化的涂层中,没有溶剂残留在干膜中。树脂和溶剂组合在一起称为载体。

除了颜料,树脂和溶剂组成部分,一个小但重要的附加成分是添加剂包装。虽然油漆的重量通常低于2%,但这些添加剂发挥了重要作用。

- - - - - -Antisettling代理通过防止颜料在罐头底部沉淀成硬饼来延长保质期。

- - - - - -理赔员pH值有助于防止油漆侵蚀钢罐。

- - - - - -触变剂当涂层不工作时,导致粘度急剧上升。这种条件对垂直表面和高膜层的喷涂是很重要的。

- - - - - -消泡器防止在生产和使用过程中产生气泡。

- - - - - -司机加入油基/醇酸漆中以加速氧化过程。

- - - - - -防霉剂防止乳胶漆、醇酸漆等含有天然成分的涂料发霉。

- - - - - -Antiskinning抗氧化剂是用来防止罐头中剥皮的。

- - - - - -颜料润湿剂加入到涂料配方中,以帮助树脂包围和湿润分散的颜料颗粒。

表面处理

尽管配方的进步已经生产出了更耐表面的涂料,但表面准备仍然是成功涂装工作的关键。不适当或不正确的表面预处理会缩短涂层的寿命,有时会严重缩短。

到目前为止,涂装工程中最大的成本因素是准备和应用的人工(见“典型涂装系统成本”和“准备成本比较”)。具有讽刺意味的是,在表面准备上的吝啬会导致主要的涂层失效——这个问题只有昂贵的解决方案。

表面预处理的方法和程度也可能受到几个因素的强烈影响。

- - - - - -位置-工作区域的可及性或“7x24”操作等因素会造成限制。

- - - - - -表面类型和状况-钢可以是新的,生锈的,或以前涂过漆的。类似的变化适用于砖石、木材、纤维增强塑料和有色金属。

- - - - - -涂层系统要求的清洁度-这一点包括表面的污染和一些制备方法留下的污染残留物。

- - - - - -表面轮廓要求-涂层和基材的性质决定了良好的附着力需要多少“齿型”。

- - - - - -环境约束-空气中的微粒、烟雾、噪音和其他方面可能受到OSHA和EPA的管制。

保护涂层协会——以前是钢结构涂装委员会,现在仍被称为SSPC——是信息和培训的宝贵资源。它是有关钢漆相关信息的主要来源。

SSPC发布了通过溶剂、手动工具、电动工具、磨料喷砂和高压水喷射来制备钢的标准。

混凝土和砌体

涂胶表面通常并不困难,但成功的工作需要仔细评估条件。混凝土中往往隐藏着水分。要检查湿度,至少要覆盖18英寸的区域。方形的透明塑料薄膜。使用厚规格(4-mil)的塑料,用管道胶带将边缘密封到混凝土上。如果几天后,塑料下面的区域比周围的区域暗,那么混凝土就太潮湿了,无法油漆。

混凝土表面的状况可能是油漆工作的死亡包括浮浆,开花,灰尘,污染油脂,污垢,油,焦油或其他物质。制备方法包括机器或鼓风磨损、酸蚀刻和钢丝刷。SSPC公布了混凝土表面准备的标准。

混凝土地板尤其具有欺骗性。许多涂料被涂在不正确的准备地板上,只会在短时间内严重失效。这种失效(起泡或剥落)可能特别令人沮丧,当失效的涂层是一个坚韧的,高性能的产品,使它很难和昂贵的清除。

如果喷漆项目是维修部日程上的一个常规项目,压力清洗机应该是工厂设备的一部分。当不用于油漆工程时,压力清洗机可以投入许多其他用途。

应用程序

说明者和应用者都必须了解许多应用因素:

-表面温度

——空气温度

——湿度

——风速

——通风条件

-最小和最大重涂次数

——传播率

-干湿薄膜厚度

-混合和稀释

-涂层的使用寿命

-适当的应用方法。

这类知识的一个应用例子是理解温度、相对湿度和露点之间的关系。喷砂钢表面的温度在喷涂前不能低于露点。

设备和人

在使用大量涂料时,无气喷涂设备在大多数情况下都是绝对的赢家。一个常见的应用速率是1 qt/min/喷雾操作。通过培训、经验和认真的态度,一个无气喷雾器操作员可以涂抹大量的油漆,而且往往比其他任何方法做得都好。

“人的因素”至关重要。知识和勤奋是一个好画家的关键特征。例如,无气喷涂设备如果要可靠地工作,就需要小心翼翼地进行。在操作中,油漆工必须能够识别(并足够小心地纠正)问题,如压力设置不足或过高,或喷嘴磨损或尺寸不正确。

大量应用程序工具可用于较小的或专门的工作。滚轮的标准宽度为4、7、9和18英寸。通常可用的修整辊盖长度范围从1/4 - 1/2英寸。管道和内角有特殊的滚轮。“Slim Jim”滚轮有一个非常小的直径和长,薄的把手,以达到狭窄的开口。在许多情况下,辊式纺丝机可以方便地清洗和重用辊套。

刷子有各种各样的形状、大小和刚毛材料。例如,可以购买拥有超长手柄和业务端弯曲45度角的刷子。一种特殊的刷架连接到延伸杆的末端,用于那些偶尔“无法到达”的点。油漆垫和手套提供了额外的功能,而且它们是一次性的。高昂的劳动力成本使得油漆罐衬垫等其他一次性物品颇具吸引力。

检查

应用过程和固化涂层的检查适用于不能容忍涂层失效的大型项目或小型工作。检查员的范围可以从聘请的顾问,甚至是画家自己。虽然有些人可能会觉得让油漆工检查自己的作品就像让狐狸看守鸡舍,但一个经过适当培训和支持的专门的内部油漆工团队可能会有动力提供高质量的工作。

有几个参数可能需要监控:

-环境和表面条件

-压缩机空气质量(如喷砂清理)

-表面准备结果,包括剖面

-涂层的混合、混合和稀释

-湿膜厚度

-干膜厚度

-重新涂倍

-针孔和假期测试

——附着力测试。

除非有大量正在进行的油漆作业,否则内部检查可能不可行。检查上述清单中的项目需要在设备和培训方面进行投资。此外,一些设备需要定期校准。

趋势

“绘画”这个词可能会让人联想到“桶和笔”的刻板印象,例如,栏杆是由一个临时被指派从事轻负荷工作的人绘制的。事实上,现场应用涂料保存了工厂设施和设备的巨额投资,以及美化和提供鉴定。

传统上,规范编写者和涂抹者的知识、技能和经验是成功涂装工作的基础。这是千真万确的,但两个重要的趋势正在帮助维护经理和油漆工以更低的成本获得更好的效果。

趋势#1:现代维护管理技术正在应用于涂漆表面的维护。

这种转变是从被动的方法转变为主动的和基于信息的方法。涂层管理程序有几个要素。

- - - - - -进行现场勘测。库存表面及其状况。

- - - - - -设置优先级。根据它们的需要对已分类的表面进行排序。这个过程有助于避免不必要的工作和由于工作延误太长而产生的额外成本。

- - - - - -设置标准。制定表面准备、涂层选择和应用规范。

- - - - - -确定预算。在优先级、标准和可用资金之间可能需要进行一些权衡。

- - - - - -实施该项目。不断更新信息。

- - - - - -文档的结果。随着信息的积累,成本可以确定和分配,以揭示趋势和进行比较。

有软件可以简化记录工作。有些软件相当复杂,提供表面状况指数,并允许包含视频剪辑和视频或数码相机照片。

趋势二:化学家极大地扩展了涂料的性能。

表面条件和应用环境的公差已经大大优于传统涂层。有几种新一代涂料。

- - - - - -表面适应性涂料可以直接应用于生锈的金属。这些涂料的特点是一层高固体环氧树脂。

- - - - - -高低温固化涂料这就扩大了适用条件的窗口。

- - - - - -Moisture-tolerant涂料这缓解了油漆表面长期潮湿的老问题。

- - - - - -高固体或100%固体涂层几乎没有溶剂可以蒸发。

- - - - - -水性涂料比如干尘降物,直接金属和环氧树脂。

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树脂如何治疗

大多数树脂是通过以下五种方法之一固化的。值得注意的是,每个过程都需要一定的最低温度才能发生。

蒸发-也叫漆固化,这个过程仅仅是通过溶剂的蒸发使漆膜干燥。维修涂料的例子有:

-乙烯基

——氯化橡胶

——煤焦油。

氧化-溶剂蒸发后,空气中的氧气导致树脂中发生交联(聚合)反应。

氧化是最古老的固化机制之一;植物油(油基涂料的基础),如亚麻籽油,通过氧化固化,但干燥时间长。20世纪20年代发展起来的醇酸技术提供了更快的干燥时间。

醇酸树脂配方中植物油的含量可以用短、中、长来表示。短油干得最快,长油具有最好的表面润湿性、柔韧性、耐候性和耐腐蚀性。

化学-化学固化也称为共反应,是双组份环氧树脂和聚氨酯的机理。两种不同类型的树脂之间的化学反应产生高密度的固化膜,具有优异的硬度,耐磨损,耐腐蚀,耐溶剂。

水分-一些聚氨酯树脂通过与大气水分反应而固化。它们通常具有优良的润湿性和附着力,即使是在表面准备的很好的情况下。

聚结-乳化液(“乳胶”)涂料通过这一过程固化。膜的固化是通过溶剂(水很容易挥发)的蒸发和乳化树脂颗粒的聚结形成连续的膜。乳化液涂料在混凝土和类似的表面,如砌块、石膏和干墙上表现良好。特殊版本的配方直接到金属应用。

涂层选择的因素

——接触条件

——表面处理

-应用程序方法

-干燥/固化条件

典型涂装系统成本

劳动,表面准备15-40%

劳动,应用程序30 - 60%

劳动,清理5 - 10%

工具和设备2-5%

涂层材料15 - 20%

准备成本比较

预算准备,申请,总成本,净成本,方法服务,年

近白色金属爆炸12.0 29 48 77 64

商用爆炸10.5 27 48 75 71

电动/手动工具7.5 22 48 70 93

涂层性能比较

特殊

好处:

能忍受轻度至中度的条件

最小的表面处理

用刷子、滚筒或喷雾涂抹

一些固化的限制

易于使用的

良好的一般维护涂料

广泛的颜色选择

限制:

不适合恶劣环境

表面光泽度保持

不适用于镀锌金属或混凝土

不可能快速干燥,VOC含量低

聚氨酯

好处:

抗恶劣条件

良好的外观颜色和光泽保持

强硬的、灵活的电影

优良的耐化学性

限制:

有限的适用期

最佳外观要求常规喷涂

不适合水浸

环氧树脂

好处:

耐恶劣环境

优良的耐化学性

优秀的腐蚀控制

适用于水浸出

可以配制成乳香吗

使用寿命长

限制:

外观色度和光泽度差

有限的适用期

低温固化的限制

重涂时间有限

水性丙烯酸树脂

好处:

能忍受轻度至中度的条件

干燥快,挥发性低

良好的外观颜色和光泽保持

适用于镀锌金属和混凝土

用刷子、滚筒或喷雾涂抹

限制:

承印物必须无污染,特别是油和油脂

应用温度和湿度限制

没有很高的光泽度

涂层的计算

漆膜的干膜厚度(DFT)从性能和成本两方面都受到关注。1加仑的体积是231立方英寸。如果1加仑的油漆以1密尔(0.001英寸)的均匀湿厚度铺开,它覆盖的面积为1604平方英尺。油漆的挥发性成分在干燥时蒸发,留下由颜料和树脂构成的固体(成膜固体)。涂料规格表和容器通常列出产品成膜固体的百分比。

结合上述事实,给定涂层产生所需DFT所需的铺展速率为

价差,平方英尺/加仑。=[%固体x 1604] /[指定密度ft, mil]

例如,如果一种含50%固体的涂料用于生成3密尔/涂层的密度ft,则必须以0.5 x 1604/3 = 267平方英尺/加仑的铺涂速率进行喷涂。油漆工将检查湿膜厚度为6毫米,因为

湿膜厚度,mls = [DFT, mls] /[%固体]

为便于比较,材料成本可归一化:

[成本,$/加仑。/[%固体x 1604]

资源

有几个网站可以获得更多信息:

- SSPC:保护涂层协会(www.sspc.org)

- NACE:美国腐蚀工程师协会(www.nace.org)

- UMR涂料研究所:密苏里大学罗拉分校(www.umr.edu/~coatings)。

有关本主题的更多信息,请参阅www上的“涂料和保护涂料”频道。plantengineering.com。