艙蓋內(nèi)表面涂層生長(zhǎng)霉菌原因分析與探究

陳永進(jìn) （南通中遠(yuǎn)重工有限公司，江蘇南通 226100）

0 引言

船舶艙蓋通常為鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，主要用于船舶露天甲板貨艙上面，以確保貨艙開(kāi)口的密閉性。船舶艙蓋主要有折疊式、側(cè)開(kāi)式、吊離式等3種類型。由于艙蓋暴露在甲板上，船舶長(zhǎng)期在海洋性氣候中航行，甲板以及艙蓋外板經(jīng)常遭到海浪的拍打侵蝕，因此會(huì)加快其腐蝕速度。但是在船舶涂層設(shè)計(jì)方面，艙蓋只是船舶的一小部分，艙蓋的涂層設(shè)計(jì)與防腐要求主要取決于該船舶的航運(yùn)路線、裝載產(chǎn)品、使用維修年限等綜合制作成本。在一般情況下，艙蓋涂層配套設(shè)計(jì)都比較簡(jiǎn)單，施工也較方便。

筆者在多年的船舶艙蓋制作中，曾遇到新交付船舶，因?yàn)榕撋w內(nèi)表面涂層生長(zhǎng)霉菌以及內(nèi)表面角落涂層開(kāi)裂而被客戶進(jìn)行涂裝投訴。首次遇到此類涂裝質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)論是對(duì)船東，涂料供應(yīng)商，還是船舶艙蓋制作單位來(lái)說(shuō)都很棘手，一方面需要積極進(jìn)行原因分析，另一方面還需要積極配合船東進(jìn)行售后處理。下面就艙蓋內(nèi)表面涂層生長(zhǎng)霉菌進(jìn)行原因分析與探究。

1 背景介紹

兩條新造的20.8K的散貨船設(shè)有側(cè)開(kāi)式艙蓋，共有9個(gè)艙、18只艙蓋，兩條船的艙蓋涂層配套設(shè)計(jì)完全相同，且采用的同一公司的涂料。船舶交付后的首次航行任務(wù)是往返于中國(guó)沿海到西非某高溫高濕的地區(qū)，裝載的產(chǎn)品主要為鋁礬土，航運(yùn)周期一般在3個(gè)月左右，在運(yùn)輸航海過(guò)程中，艙蓋處于密封關(guān)閉狀態(tài)。

在船舶從西非裝載貨物回國(guó)，?？看a頭打開(kāi)艙蓋卸貨時(shí)，發(fā)現(xiàn)艙蓋內(nèi)表面漆膜上有霉斑，并且在內(nèi)表面的一些角落處有涂層開(kāi)裂現(xiàn)象。

2 涂層霉菌的生長(zhǎng)條件以及危害

一般涂料在出廠前，尤其是應(yīng)用在海洋性氣候中的防腐涂料都應(yīng)該進(jìn)行“三防”（即防濕熱、防鹽霧、防霉菌）性能的測(cè)試，“防霉菌”試驗(yàn)便是其中之一。從防霉菌試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，霉菌的生長(zhǎng)需要同時(shí)滿足溫度和濕度兩個(gè)條件。適于霉菌生長(zhǎng)的溫度一般在15~35 ℃，最適合的溫度是25~30 ℃，當(dāng)溫度低于0 ℃或高于40 ℃時(shí)，霉菌是不生長(zhǎng)的；適于霉菌生長(zhǎng)的相對(duì)濕度一般在80 %~95 %，超過(guò)95 %生長(zhǎng)最旺盛，相對(duì)濕度低于75 %不生長(zhǎng)，但是也不會(huì)死亡。綜上，可以發(fā)現(xiàn)最適宜霉菌生長(zhǎng)的氣候條件是溫度30~35 ℃、相對(duì)濕度95 %~100 %。

霉菌對(duì)涂層有破壞作用，會(huì)加速金屬的腐蝕。霉菌的生長(zhǎng)一方面會(huì)引起涂層霉斑、起泡，直接影響到涂層外觀，另一方面，霉菌代謝會(huì)產(chǎn)生有機(jī)酸，而這種有機(jī)酸能夠引起涂層表面顏料的溶解，破壞致密的涂層，溶解物伴隨著空氣（含有水氣、CO2等物質(zhì)）一起滲透到底層，在金屬底材上形成電化學(xué)腐蝕，尤其海洋性氣候中氯離子的侵入，因具有極強(qiáng)的腐蝕性從而導(dǎo)致涂層失去保護(hù)作用。

3 艙蓋內(nèi)表面涂層生長(zhǎng)霉菌部位、原因分析、霉斑處理以及其它

3.1 艙蓋霉斑發(fā)現(xiàn)部位、分布量以及顏色

霉斑主要集中在艙蓋內(nèi)表面腹板、朝下的面板、內(nèi)部頂板上；霉斑分布不規(guī)則，有密集點(diǎn)狀分布的，也有分散點(diǎn)狀分布的；18只艙蓋霉斑分布的量也各不相同；霉斑顏色為黑色。艙蓋內(nèi)表面霉斑示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 艙蓋內(nèi)表面霉斑示意圖Figure 1 Schematic diagrams of mildew spots on inner surface of hatch covers

3.2 霉菌生長(zhǎng)原因分析

3.2.1 從涂層施工分析

該艙蓋使用的是由某公司提供的一種純環(huán)氧的涂層配套，標(biāo)準(zhǔn)膜厚200 μm。艙蓋制作單位在室內(nèi)進(jìn)行艙蓋的沖砂、涂裝，且所有的施工條件以及最終膜厚都完全符合涂裝工藝要求，在油漆技術(shù)服務(wù)商的見(jiàn)證下施工，并最終通過(guò)船東驗(yàn)收。

為進(jìn)一步驗(yàn)證當(dāng)時(shí)的施工條件，在現(xiàn)場(chǎng)艙蓋內(nèi)表面生長(zhǎng)霉斑的區(qū)域，用涂裝刀把霉斑點(diǎn)鏟開(kāi)，發(fā)現(xiàn)霉斑點(diǎn)下面的涂層是完好的，這說(shuō)明霉斑是從涂層表面生長(zhǎng)的，霉菌還沒(méi)有來(lái)得及進(jìn)一步滲透至底層。

3.2.2 從涂料性質(zhì)分析

從該涂料公司提供的相關(guān)產(chǎn)品合格證以及說(shuō)明書(shū)分析得知，該純環(huán)氧涂料是一種耐機(jī)械摩擦涂料，本身硬度很高，而至于該涂料在出廠前進(jìn)行“三防”性能的測(cè)試情況如何，以及是否適應(yīng)極端溫濕度的變化等性能并不清楚。

3.2.3 從船舶使用環(huán)境分析

船舶航線往返于中國(guó)沿海到西非某高溫高濕的地區(qū)，且船舶在裝載完貨物后，艙蓋處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣整個(gè)貨艙與艙蓋之間就形成一個(gè)密閉的空間，沒(méi)有通風(fēng)，不能進(jìn)行空氣流通，再加上在海上航行晝夜溫差大，導(dǎo)致貨艙內(nèi)形成水氣，積露在艙蓋的內(nèi)表面，為霉菌生長(zhǎng)提供了合適的溫度與濕度條件。

從以上涂層施工、涂料性質(zhì)以及船舶使用環(huán)境等幾方面進(jìn)行原因分析，可以推斷出艙蓋內(nèi)表面生長(zhǎng)的霉斑主要是取決于該船舶的使用環(huán)境以及其使用的涂料性能，其中涂料的“三防”性能測(cè)試尤為重要。

3.3 艙蓋內(nèi)表面霉斑處理

根據(jù)涂料廠家提供的處理方案，綜合考慮船舶航運(yùn)周期、成本、便捷等情況，對(duì)霉斑嚴(yán)重的區(qū)域采用清洗劑清洗，再進(jìn)行高壓水沖洗，將表面的霉斑顏色清洗得淡些，但霉斑并不能完全消除。

3.4 涂層開(kāi)裂原因分析

涂層鼓泡、開(kāi)裂主要集中在艙蓋內(nèi)表面靠近頂板“U”形結(jié)構(gòu)的焊縫處（圖2），雖然后來(lái)經(jīng)過(guò)分析，涂層的開(kāi)裂與霉斑沒(méi)有直接關(guān)系，但是卻與該涂料的性質(zhì)有很大關(guān)系。該涂料施工固化后，涂層的硬度很高，但耐柔韌性不佳，在艙蓋內(nèi)表面角落焊縫處受到外力影響而引起變形時(shí)，涂層的力學(xué)性能不能與基材結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能同步，導(dǎo)致涂層起泡、開(kāi)裂，甚至脫落。

圖2 艙蓋內(nèi)表面焊縫區(qū)域鼓泡、開(kāi)裂示意圖Figure 2 Schematic diagrams of bubbling and cracking in the weld area on the inner surface of the hatch cover

4 涂層配套方案的選擇

根據(jù)艙蓋內(nèi)表面漆膜生長(zhǎng)霉菌的原因分析，不難發(fā)現(xiàn)，該項(xiàng)目在對(duì)艙蓋進(jìn)行涂層配套設(shè)計(jì)時(shí)，未充分考慮到被涂物涂層的特殊使用環(huán)境，如果提前了解船舶的航運(yùn)路線、使用的特定環(huán)境等具體內(nèi)容，選擇一種具有防霉菌功能的涂層配套方案，則可以避免此類質(zhì)量問(wèn)題的發(fā)生，因此對(duì)于涂層配套方案的選擇，也應(yīng)該引起高度重視。

第一，需要考慮到選用的涂料必須適應(yīng)特定的腐蝕環(huán)境條件和產(chǎn)品特定的使用要求（如防污性、耐候性、防潮濕、防霉菌等）；第二，需要考慮選用的涂料涂層的物理機(jī)械性能（耐沖擊性、柔韌性等）是否與被涂物之間的機(jī)械性能相匹配，比如被涂物局部在使用過(guò)程中因?yàn)槭芰?dǎo)致變形，或者局部應(yīng)力集中時(shí)，涂層是否能夠滿足相應(yīng)的力學(xué)性能；第三，選擇合適的配套體系，各涂料之間應(yīng)該有很好的結(jié)合力，需要滿足涂料的化學(xué)極性，以免出現(xiàn)滲色、咬底等現(xiàn)象；第四，在涂料配套中，對(duì)每道涂層的膜厚設(shè)計(jì)要求，應(yīng)考慮到防腐年限；第五，滿足施工的方便性，盡可能采取低表面處理的涂料以及厚膜型涂料；第六，必須滿足涂料應(yīng)用的其它相關(guān)的國(guó)家、國(guó)際規(guī)范、公約，以及環(huán)保、“三廢”排放標(biāo)準(zhǔn)等方面要求，并取得相關(guān)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證。

5 防霉菌涂料的探究方向

對(duì)防霉菌涂料的探究方向主要還是對(duì)新型涂料的開(kāi)發(fā)研究。這種新型涂料不僅要求適用于密閉的、通風(fēng)不良的高溫潮濕環(huán)境，還得適用于能夠促使霉菌生長(zhǎng)的特殊環(huán)境中；不僅需要考慮重防腐涂料，還需考慮日常生活中的一般性應(yīng)用涂料，比如內(nèi)墻涂料，一旦遇到梅雨季節(jié)，有些內(nèi)墻涂料就容易發(fā)霉，生長(zhǎng)霉斑。

新型涂料的研究開(kāi)發(fā)，需要具備抑制霉菌生長(zhǎng)、繁殖的功能，一方面，需要考慮到極端氣候（比如極寒、極熱天氣）的變化、減少VOCs的排放，滿足耐候性以及環(huán)保要求；另一方面，需要考慮降低制作成本、簡(jiǎn)化涂裝施工，滿足施工單位以及客戶要求，比如研發(fā)水性涂料、高固體分、低表面處理涂料，不斷地優(yōu)化涂料配方，開(kāi)發(fā)出高端的涂料產(chǎn)品，減少或者抑制霉菌的生長(zhǎng)。