[发明专利]钢材用涂覆底漆

说明书

本发明涉及一种给钢材涂覆底漆的方法。具体地说，涉及对钢材半成品的涂覆，这种钢材半成品随后将经受强热处理加工以及表面涂覆。这种钢材半成品被用在造船工业中和其它诸如石油生产平台的大型构件中，包括钢板(例如6-75mm厚)、钢筋、槽钢以及用作加固件的各种钢部件。最主要的强热处理是焊接，几乎所有这种钢材半成品都要被焊接。其它主要的强热处理有切割，例如燃氧切割、等离子体切割或激光切割，还有热整形，该过程中，钢材在加热的同时被弯曲成型。这些钢材半成品在施工前的储存期间和施工期间经常暴露在大气条件中，它们通常涂有一种被称为“车间底漆”或“预施工涂层”的涂层以避免钢材在施工前发生腐蚀，例如，船被全部涂覆了防腐漆，由此来避免不得不在钢腐蚀产物上涂覆或除去钢腐蚀产物的问题。在大多数大的造船厂中，涂覆车间底漆是在一条生产线上进行的数道处理之一，在该生产线中，钢材例如要经预热，经喷丸或喷铁砂处理以除去轧制铁鳞和腐蚀产物，涂覆车间底漆，并通过一个干燥室。车间底漆也可以在钢材被运送到造船厂或其它施工场所之前由职业涂覆厂商或钢材供应厂商来涂覆。

尽管车间底漆的主要目的是在施工期间提供临时性腐蚀防护，但对造船商而言，最好能不必除去车间底漆，而是可以在加工期间和加工后留在钢材上。因此，要求涂有车间底漆的钢材在不除去车间底漆的情况下是可焊接的，并且可以用常用于船舶和其它钢结构的保护性防腐涂料进行表面涂覆，该底漆与随后涂覆的涂层之间有良好的附着力。涂覆了车间底漆的钢材最好可被焊接而对焊接处的质量或对焊接处理的速度没有显著的不利影响，而且应当足够耐热，从而在整形期间或在钢材的相对面焊接期间使受热区域的车间底漆保持其防腐性。

迄今可得的在商业上获得成功的车间底漆是基于预水解的原硅酸四乙酯粘合剂和锌粉的溶剂基涂料。这种涂料含有大量挥发性有机溶剂(一般约为650克/升)，用以稳定涂料粘合剂并使产品可被涂覆成薄膜(一般约为20微米厚)。释放挥发性有机溶剂会破坏环境，这在许多国家是通过立法来限制的。因此需要一种不释放或释放很少量挥发性有机溶剂的车间底漆。这种涂料的实例公开在US-A-4888056和JP-A-7-70476中。

JP-A-6-200188涉及车间底漆，并提及使用含水的碱金属硅酸盐型粘合剂的可能性。GB-A-1226360、GB-A-1007481、GB-A-997094、US-A-4230496和JP-A-55-106271中也提出了含有含水的碱金属硅酸盐和锌粉的涂料。US-A-3522066、US-A-3620784、US-A-4162169和US-A-4479824中也提到了用于防腐涂料的碱金属硅酸盐粘合剂。我们发现，基于含锌粉的含水碱金属硅酸盐粘合剂的底漆可以提供足够的腐蚀防护性，并允许由其覆盖的钢材表面被焊接，但在进行表面涂覆时出现问题。这种含水硅酸盐含有大量的碱金属阳离子，它们是将硅酸盐保持在水溶液中所需要的，而且这些离子在涂料干燥后仍存在于涂层中。我们发现，如果用任何一种常用的有机涂料对含有大量碱金属离子的底漆进行表面涂覆后浸入水中，就会发生起泡现象(涂层局部剥离)。我们进行了实验，结果显示，如果在涂覆了车间底漆后将涂层在室外晾干一段时间或在进行表面涂覆前洗涤该涂层就可以减轻该问题。但是，这些方法不适合于用在目前的高生产率的造船厂中。

碱金属离子含量很低的含水硅溶胶可从市场上买到，但是基于这种硅溶胶的涂料在附着力、粘结力、硬度、以及耐磨和耐水性方面的膜强度很差(初期)。该涂料的这些差的物理性能使其在使用期间或进一步处理期间易受破坏。这就造成了对大量高成本的涂层修补的潜在需求。所提出的对硅溶胶涂料的改进公开在US-A-3320082中，其中添加了与水不混溶的有机胺；还公开在GB-A-1541022中，其中添加了水溶性丙烯酰胺聚合物；以及公开在GB-A-1485169中，其中添加了季铵盐或碱金属硅酸盐，但这些涂料未达到与基于碱金属硅酸盐的涂料相近的物理性能。在表面涂覆/浸泡时，基于硅溶胶的涂料表现出少量的起泡现象。尽管水溶性盐的含量和渗透压较低，仍会出现起泡现象，原因是这种涂料因其差的物理性能而对开始起泡/泡增长表现出低的耐性。

因此，需要一种碱金属离子含量低的水基车间底漆，它具有改进的底材附着力，并在以上论及的对开始起泡和泡增长的耐性方面具有改进的膜强度。

另外，还需要一种不起泡的水基车间底漆，在其被涂覆后，涂层的物理性能进展较快，从而使底材可以进行加工和进一步处理而没有损坏涂层的危险。