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        符合GMP要求的環氧自流平涂料技術探討

        • 發布日期:2009-03-30 16:59:36
        • 閱讀數:12504

        符合GMP要求的環氧自流平涂料技術探討

        王天堂 龔巍 陸士平 沈偉

        (上海富晨化工有限公司, 上海 200235


        摘要:本文簡要介紹了滿足GMP要求的自流平涂料的關鍵技術及實踐施工經驗。

        關鍵詞:環氧樹脂 自流平 GMP 應用

        1
        、 前言

        隨著現代工業技術和生產的發展,對于清潔生產的要求越來越高,要求車間地坪耐腐蝕、潔凈和耐磨,室內空氣含塵量盡量的低,如食品、煙草、電子、精密儀器儀表、醫藥、醫療手術室、汽車和機場等生產制作場所,均要求潔凈車間。這不僅是改善勞動條件的需求,更是現代產品質量的保證。目前國外的許多潔凈車間地坪通常采用整體聚合物面層,其中基本上以一種稱為自流平涂料的材料為主,由于一般情況下涂料的化學基材為環氧樹脂,所以國內一般稱為環氧自流平涂料epoxy self-levelling flooring),這是一種弱析塵的材料。目前在國內被眾多的廠家和用戶所接受和使用,尤其是醫藥行業,1996年國家開始在制醫行業實施GMP標準,其中一個基礎的硬件水平就是潔凈地坪的制作。

        環氧自流平涂料是以環氧樹脂為成膜物,通過加入各種助劑、顏料、填料等加工而成,具有以下幾個特點:涂料自流平性好,一次成膜在
        1mm以上,施工簡便;涂膜具有堅韌、耐磨、耐藥性好、無毒不助燃的特點;表面平整光潔,具有很好的裝飾性,可以滿足100級潔凈度要求等級。

        2
        、 環氧自流平涂料的介紹

        2
        1耐環氧自流平潔凈地坪涂料是以環氧樹脂為涂料成膜物,再通過添加固化劑、無揮發性的活性稀釋劑、助劑和顏料和填料配制成的一種無溶劑型的高性能涂料。環氧自流平涂料的成膜過程是一種化學成膜方法,首先將可溶性的低分子量的環氧樹脂涂覆在基材表面后,分子間發生反應而使分子量進一步增加或發生交聯而形成堅韌的漆膜。其中選用的環氧樹脂要求樹脂能夠在常溫下成膜,并且涂料膜要求具有高粘接力、較強的機械強度、抗化學藥品性和良好的電氣性。

        2
        2國內外自流平涂料的比較

        涂料在施工后能否達到平整光滑的特性,稱為流平性,流平性是涂料應用中的非常重要問題,它影響涂層的表觀和光澤,當涂料涂刷在基材上時,將留下刷痕,此刷痕可因涂料未干燥前的流動而減輕。當涂料流平性差時,用肉眼便可以看出涂層表面不平的情形。當肉眼看不出差別來,此時稱漆膜是平的,涂膜由不平向平滑的推動力不重力,而是表面張力,一般情況下,流平性可以用ORCHARD公式評價。從理論上說,涂料粘度越低或涂層越厚,流平性就越好。由于自流平涂料的特殊性,一般要求成膜后的涂膜具有良好的流平性的同時,又要保持良好的表面性。目前縱觀國內外的環氧自流平材料體系,主要有兩個技術指導思想,一是國內的一般眾多廠家所采用的指導思想(A類),A類技術主旨是:利用適量的溶劑來達到涂料良好的流平性,在涂裝過程中,涂料中填料會逐漸下降,固化后的涂膜具有較好的流平性,但表面硬度不高,耐磨性較差,同時在施工中可能會產生較多的表面瑕斑等不足,這是片面追求流平性的結果;二是國外等眾多廠商沿用的技術(B類),而B類自流平涂料是在保證樹脂良好的流平性同時,依舊保持填料的均勻性,從而確保固化后的涂膜具有更好的表觀裝飾性。

        正因為這兩種不同技術指導思想,從而對自流平涂料及最后工程產生不同的影響結果,主要在于表面狀況、貯存性和耐磨性,下面就分別對各個性能作一詳細分析。

        2.2.1表面狀況

        影響自流平涂料地坪的表觀性能主要有三方面:a)固化劑的選擇;b)活性稀釋劑的選擇;c)流平消泡劑的選擇。

        a)
        固化劑的選擇是影響自流平地坪表面狀況的主要原因,對于環氧自流平涂料,要達到一次施工成膜厚、短期固化后獲得較高的粘接力要求,固化劑的選擇是配方中最重要的工作,普通固化劑無法全部滿足產品的技術要求,一般采用改性固化劑復配而成,在硬化過程中無游離胺析出。國外的自流平涂料一般情況下的固化劑有冬用、夏用、春秋用以供選擇,施工完畢后的地坪表面有鏡面效果,如高檔汔車漆無暇點,色澤均勻豐滿,而反觀國內大多數自流平涂料,較多的廠家一般情況下不分春夏秋冬或地區的不同,均選用同一種固化體系,從而造成自流平在不同地區的適用性較差,可能造成在同一季節不同地區自流平施工時,施工質量不能得到很好的保證;同時一般情況下表面有油斑、白化點、針孔等現象。固化劑的選擇原則上應該選用2種或多種固化劑進行復配,以達到所需要的鏡面效果,一般來說,復配固化劑中應該含有抗水斑與抗白化的成份,同時速度相對較快的與較慢的固化劑復配以調節固化速度。由于各個廠家主方的配方各不相同,所以應用戶應根據自己的配方根據地區氣候差異,選用不同類型的固化劑或固化體系,使產品調節到一個最佳的適合點。

        b)
        活性稀釋劑的選擇:國外的自流平涂料一般采用C12-C14縮水甘油醚、丙烯酸酯縮水甘油醚,能提供較好的鏡面效果,而目前大多數國內廠家采用BGE等縮水甘油醚,由于BGE材料的表面張力大,造成流平性不佳;同時BGE材料的蒸汽壓較高,較易揮發,在影響表面效果的同時,又不利于環保;另外由于國內市場供應的BGE大多為國產原料,由于生產控制技術水平受限,材料的純度不高,更易造成自流平地坪的表面狀況的不良。

        c)
        流平消泡劑:自流平材料對于涂料漆膜的要求極高,特別是厚膜的條件下,即使涂膜在有限的時間內充分流平,但又要求厚膜中的氣泡迅速排出而膜表面不留下任何缺陷,因此,流平消泡劑等助劑的選擇及用量是極為關鍵的因素。一方面通過加入各類助劑,降低涂膜成膜時的表面張力,有利于涂膜的流平和消泡,但另一方面又要防止這類助劑過多的加入會引起不相溶物,對樹脂、稀釋劑及填料間的粘接產生不利影響。流平消泡劑的加入對自流平涂料的漆膜的表觀有重要的促進作用,一般在固化劑和活性稀釋劑確定后,再在各種氣候條件下作反復試驗比較,并最后優化結果。

        2.2.2貯存穩定性

        A
        類的自流平涂料的貯存穩定性不好,涂料在放置一段時間后,會很明顯的發生涂料中的較重成份(如顏料、填料等)發生沉降現象,使涂料形成兩相。這雖然不是一種由于化學意義上的變質,但給最終用戶或施工廠家帶來諸多不便,用戶在啟用這些自流平涂料前,必須充分攪拌混合這些發生沉降現象的涂料,而在一些施工現場不可能具有這些充分攪拌的條件,即使具有攪拌的條件下,但也不能確保涂料與出廠的質量保證一致,這就可能導致質量隱患,而B類的自流平涂料則不會發生這種現象,我司出口自流平涂料到其它國家時,在放置3個月后未有這種沉降現象。

        2.2.3耐磨性:正如上文所說,質量好的自流平涂料在施工流平過程中不會發生涂料下沉現象,從而保證固化后的自流平地面有良好的耐磨性,而一些加入大量溶劑的涂料,則相對硬度較低。

        3
        、 環氧自流平涂料的施工

        3.1
        基層檢查及處理

        基層檢查包括混凝土含水率的測定、平整度的測定、PH值的測定、強度的測定。因PH值、平整度、強度測定較為簡便,這里不再累述,而因含水率對涂膜的影響很大,故對其測定作一介紹。

        3.1.1含水率測定

        含水率的測定有以下幾種方法:

        a)
        塑料薄膜法(ASTM4263):把
        45cm×45cm塑料薄膜平放在混凝土表面,用膠帶紙密封四邊16小時后,薄膜下出現水珠或混凝土表面變黑,說明混凝土過濕,不宜涂裝。

        b)
        無線電頻率測試法:通過儀器測定傳遞、接收透過混凝土的無線電波差異來確定含水量。

        c)
        氯化鈣測定法:測定水分從混凝土中逸出的速度,是一種間接測定混凝土含水率的方法。測定密封容器中氯化鈣在72h后的增重,其值應
        46.8g/m2。

        3.1.2水分的排除

        混凝土含水率應小于9%,否則應排除水分后方可進行涂裝。排除水分的方法有以下幾種:

        a)
        通風:加強空氣循環,加速空氣流動,帶走水分,促進混凝土中水分進一步揮發。

        b)
        加熱:提高混凝土及空氣的溫度,加快混凝土中水份遷移到表層的速率,使其迅速蒸發,宜采用強制空氣加熱或輻射加熱。直接用火源加熱時生成的燃燒產物(包括水),會提高空氣的霧點溫度,導致水在混凝土上凝結,故不宜采用。

        c)
        降低空氣中的露點溫度:用脫水減濕劑、除濕器或引進室外空氣(引進室外空氣露點低于混凝土表面及上方的溫度)等方法除去空氣中的水汽。

        3.1.3 基層表面處理方法

        對于平整地面,常用下列方法處理:

        a)
        酸洗法(適用于油污較多的地面):用質量分數為10~15%的鹽酸清洗混凝土表面,待反應完全后(不再產生氣泡),再用清水沖洗,并配合毛刷刷洗,此法可清除泥漿層并得到較細的粗糙度。

        b)
        機械方法(適用于大面積場地):用噴砂或電磨機清除表面突出物,松動顆粒,破壞毛細孔,增加附著面積,以吸塵器吸除砂粒、雜質、灰塵。對于有較多凹陷、坑洞地面,應用環氧樹脂砂漿或環氧膩子填平修補后再進行下步操作。

        經處理后的混凝土基層性能應符合以下指標。

        1 合格混凝土基層指標

        檢查項目     濕度    強度     平整度      PH     表面狀況
        合格指標    ≤9%    >21.0MP   
        2mm/M   <10    無砂無裂無油無坑
        3
        2 涂刷底漆:用刷涂或滾涂方式涂底漆12道,每道間隔時間為8小時以 上;在舊基層上需再增1道底漆。

        3
        3膩子修補:對水泥類面層上存在的凹坑,采用EPOXY mortar填平修補,自然養護干后打磨平整。

        3
        3刮涂面層:采用刮板將已熟化的混合料輕刮,使其均勻分布。按不同要求進行多道刮涂,厚度可達13mm。

        3
        4 打蠟養護:待自流平層施工完24hr后,對其表面采用蠟封養護,2周后即可使用。

        3
        5 施工驗收:表面平整光潔、色彩一致、無明顯色差。

        4
        、 環氧自流平地面的質量評估

        目前國內有許多自流平涂料生產廠商以及施工工程公司,但最后自流平地坪的質量差異明顯,在此根據我們的多年應用經驗,提供一些實際工程經驗給客戶以及最終用戶以評價工程情況:

        4
        1表面狀況:作為一種表面裝飾性極強的自流平性涂料,要求自流平有良好的平整性,同時也不應該有氣泡、雜物等不良狀況。

        4
        2飽滿度:以前國內的許多自流平廠家基本上沒有這個技術指標,但這在日本等國家是一個基本的技術指標,我們通常采用反光率的一個指標來度量飽滿度,我們要求在固化好的自流平地面上的反光率達到95%,而我們目前對國內許多生產廠家的產品進行測試表明,其反射率均不大于85%,從而造成亮度不高,這是上文提到的技術指導思想差異所致,除了以上之外差別之外,飽滿度不好的自流平表面會出現一種如松花蛋上的松花形狀的暗花,對著光線側視時,會發現表面有一層模糊的霧狀的油污。根據我們多年的工程經驗,一個比較快捷的目視方法是,在開燈情況下,若飽滿度比較好的地坪,上方的熒光燈(俗稱日光燈)管在地坪上的投影清楚而不會發生走形現象;而在飽滿度不好的情況下,燈管的投影像則會模糊、變形。

        4
        3硬度:作為地坪,要求固化后的地坪表面有一定的硬度,從而達到足夠的耐磨性,填料會下沉的自流平涂料在固化后地坪的地面硬度不是太高,一般要求地坪的硬度>2H,以達到工業使用要求。

        5
        、 環氧自流平涂料的應用案例

        作為一種高性能的環氧自流平涂料,迄今為止在大量的醫藥工廠、電子工廠等大量使用,面積從幾十平米到20000平米的地坪,最早自1999年開始投入市場應用的地坪經過多年使用后依舊保持良好的表面情況。

        6
        、 自流平涂料的技術發展

        隨著合成技術的發展,自流平涂料的生產及應用技術得到一些發展,具體如下:

        6.1
        聚氨酯系自流平涂料的出現,考慮到聚氨酯涂料耐磨性、良好工藝性的特點,一些廠家開始發展聚氨酯基的自涂平涂料,目前在一些小工程上得到應用。

        6.2
        亞光型自流平涂料:考慮到一些實際生產以及美觀的需求,有時要求表面呈現亞光效果,以前一些廠家或工程公司在施工時只能通過刷子在表干的表面壓制出亞光效果,這樣就可能導致亞光效果的不均勻,現在一些廠家通過配方調整,發展了一種天然的亞光效果的自流平涂料,采用這種涂料施工后,不再需要其它工藝就能獲得亞光效果。

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