1、集裝箱防腐要求

 

    集裝箱是國際物流運(yùn)輸?shù)膶Ｓ霉ぞ撸涫褂铆h(huán)境復(fù)雜多變，不僅要經(jīng)受溫差變化、風(fēng)吹雨淋、紫外線輻射、大氣腐蝕和海水沖擊等自然條件的考驗(yàn)，還要經(jīng)受運(yùn)輸和裝卸作業(yè)中的摩擦和沖撞等，導(dǎo)致其鋼結(jié)構(gòu)腐蝕不可避免。

    從集裝箱的構(gòu)造來看，構(gòu)成箱體的梁、柱和板元一般由薄壁異型材（通常為鋼板，也有部分為鋁板）構(gòu)成，厚度在1.6～2.0mm之間；因此為防止集裝箱構(gòu)件腐蝕，集裝箱涂料的防腐性能顯得尤為重要。集裝箱涂料的市場需求相當(dāng)客觀，從而使集裝箱涂料成為涂料生產(chǎn)企業(yè)的必爭之地。

    2、集裝箱涂料檢測及認(rèn)證

 

    要求國際上，在1996年以前，集裝箱外側(cè)涂料及其配套涂料系統(tǒng)必須通過美國Konstandt實(shí)驗(yàn)室8個(gè)項(xiàng)目的13項(xiàng)檢測，總評(píng)分超過120分（滿分130分）并取得合格證后才能用于制造國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱。2000年，國際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)規(guī)定，集裝箱內(nèi)外側(cè)涂料配套系統(tǒng)必須通過KTA-TRTOR-WC實(shí)驗(yàn)室檢測，箱內(nèi)側(cè)面漆必須通過美國食品和藥品管理局檢測并取得證書后才可以裝運(yùn)食品。[3]為促進(jìn)集裝箱涂料行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，我國交通運(yùn)輸部于2011年發(fā)布最新的集裝箱涂料檢測規(guī)范JT/T810―2011《集裝箱涂料》。該標(biāo)準(zhǔn)引用國際、國內(nèi)最新版相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，全面規(guī)范集裝箱涂料的主要品種及技術(shù)要求，并依據(jù)我國實(shí)際情況，增加鋅粉底漆含量等12個(gè)集裝箱涂料技術(shù)要求指標(biāo)、8個(gè)涂料配套系統(tǒng)指標(biāo)及檢驗(yàn)規(guī)則等。該標(biāo)準(zhǔn)適用于鋼制通用集裝箱涂料，包括箱外3層涂膜和箱內(nèi)2層涂膜涂料系統(tǒng)以及用于底架的改性環(huán)氧底架漆。

    3、集裝箱用水性涂料行業(yè)國內(nèi)外發(fā)展概述

    3.1 國外行業(yè)發(fā)展概況

 

    早在1992年，國際集裝箱租賃協(xié)會(huì)召開專業(yè)會(huì)議，提出開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用集裝箱水性涂料的建議。之后，Hempel，Mega，Chugoku，Kansai等涂料公司響應(yīng)建議并積極投身集裝箱水性涂料研發(fā)。Hempel涂料公司在美國休斯敦投資了世界上最先進(jìn)的裝置專門生產(chǎn)集裝箱水性涂料，成功研制水性環(huán)氧富鋅底漆、水性環(huán)氧中涂漆和水性丙烯酸面漆等。Mega涂料公司研制的Megamar170水性環(huán)氧磷酸鋅底漆與Megamar200丙烯酸面漆配套的集裝箱水性涂料已成功應(yīng)用于Contexco集裝箱。威士伯涂料公司生產(chǎn)水性防腐涂料的AquaguardTM技術(shù)利用聚偏氯乙烯樹脂摻雜環(huán)氧乳液制備單組分集裝箱水性底漆和面漆。與有機(jī)溶劑型涂料相比，該配套水性涂料使揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量減少90%以上，生產(chǎn)300萬TEU干貨集裝箱所產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物少于1萬t；其防腐性能達(dá)到甚至超過溶劑型富鋅底漆，并通過國際集裝箱租賃協(xié)會(huì)及美國食品和藥品管理局認(rèn)可的第三方認(rèn)證測試，能滿足5年以上的防腐要求。此外，威士伯公司還推出AquaguardTM集裝箱水性二涂層涂料，相對(duì)于傳統(tǒng)三涂層溶劑型富鋅體系涂料而言，該涂料能提供更好的防腐保護(hù)，并使有機(jī)化合物排放量減少75%以上。作為單組分體系涂料，AquaguardTM無須使用固化劑，能夠避免超過使用期限和混合比例錯(cuò)誤引起的油漆固化。

    3.2 我國行業(yè)發(fā)展概況

 

    自20世紀(jì)80年代在我國創(chuàng)建以來，集裝箱制造業(yè)經(jīng)過了30多年的發(fā)展，已經(jīng)成為成熟的產(chǎn)業(yè)，于1993年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)銷量世界第一，并將此殊榮保持至今，創(chuàng)造了三個(gè)世界第一，即集裝箱生產(chǎn)能力世界第一，集裝箱種類規(guī)格世界第一，集裝箱產(chǎn)銷量世界第一。每年有250萬～300萬TEU的新造集裝箱的需求量，需要涂料量為18萬～22萬t，水性集裝箱涂料經(jīng)過了近10年的發(fā)展，在保證長期性能的前提下，施工性能有了明顯的提高，成本有了大幅的降低，為集裝箱涂料水性化提供了技術(shù)方面的可行性。

    近幾年，環(huán)保的壓力逐漸加大，為了引領(lǐng)行業(yè)的健康發(fā)展，降低環(huán)境污染，中國集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)引領(lǐng)行業(yè)內(nèi)企業(yè)共同簽署VOCs治理自律公約，組織行業(yè)“禁油推水”。為了確保行業(yè)自律公約的有序執(zhí)行，集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)陸續(xù)組織制定了集裝箱水性涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括：《集裝箱用水性涂料》《集裝箱用水性涂料施工規(guī)范》《集裝箱用水性涂料涂膜檢驗(yàn)方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》《集裝箱用水性涂料VOCs檢測方法》，推廣水性涂料，降低VOC排放，從而引領(lǐng)行業(yè)健康、有序的發(fā)展。

    4、中國集裝箱用水性涂料行業(yè)市場分析

    4.1 市場規(guī)模

 

    目前世界集裝箱年產(chǎn)量超出350萬只標(biāo)準(zhǔn)箱，年需涂料約40萬噸，價(jià)值約60億元。

    據(jù)從海關(guān)獲悉的數(shù)據(jù)顯示，2017年8月我國集裝箱出口數(shù)量為26萬只，環(huán)比上升10.06%。出口金額7.9億美元，環(huán)比上升21.57%。2017年1-8月我國集裝箱累計(jì)出口191萬只，同比上升51.95%。1-8月累計(jì)出口金額49.46億美元，同比上升94.72%。

    注：以上集裝箱出口數(shù)量均含托盤箱。

    4.2中國集裝箱用水性涂料行業(yè)政策

 

    2017年4月1日，對(duì)于中國集裝箱行業(yè)注定是一個(gè)可以載入史冊(cè)的日子——中國集裝箱制造企業(yè)全面使用水性涂料涂裝。此是由占全球90%以上市場份額的集裝箱制造企業(yè)和集裝箱涂料生產(chǎn)企業(yè)，于2016年3月22日締結(jié)的《中國集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)VOCs治理自律公約》（以下簡稱《公約》）中所要求的。

    “十三五”時(shí)期，我國開展工業(yè)涂裝過程揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）排放總量控制，集裝箱制造業(yè)作為重點(diǎn)控制行業(yè)之一，面臨著很大的環(huán)保壓力。于是，2016年3月22日，在中國集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)的統(tǒng)一組織下，響應(yīng)國家對(duì)大氣污染防治新的法律要求，“共同承諾、共同行動(dòng)”，簽署了《中國集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)VOCs治理自律公約》，開始采用源頭治理技術(shù)，推廣環(huán)境友好型水性涂料的使用，大幅消減集裝箱制造過程中的有機(jī)揮發(fā)性氣體的排放，開啟了全球集裝箱制造的綠色生產(chǎn)的進(jìn)程。2016年7月1日起，廣東地區(qū)5家集裝箱制造企業(yè)先行先試，率先大規(guī)模改造涂裝生產(chǎn)線，開始生產(chǎn)大批量水性化環(huán)保集裝箱，造箱企業(yè)和涂料供應(yīng)商，聯(lián)手行動(dòng)，共同開展技術(shù)攻關(guān)，水性涂料的涂裝技術(shù)得到快速提升，目前已經(jīng)取得明顯效果。

    未來，集裝箱行業(yè)發(fā)展的主旋律將圍繞“環(huán)保”“禁油推水”“統(tǒng)一行動(dòng)”全面展開。“統(tǒng)一行動(dòng)”是集裝箱行業(yè)環(huán)保工作成功的重要法寶。

    4.3 集裝箱用水性涂料市場格局

 

    未來集裝箱行業(yè)有新進(jìn)入者的可能性很低。集裝箱生產(chǎn)需要很大的場地，現(xiàn)在在沿海碼頭附近已經(jīng)很難找到適合生產(chǎn)的區(qū)域了，在內(nèi)陸生產(chǎn)則需要很高的運(yùn)輸成本。

    所以長期來看，集裝箱行業(yè)的競爭格局較穩(wěn)定。

    4.4未來我國集裝箱用水性涂料行業(yè)市場規(guī)模及增速預(yù)測

 

    未來幾年水性集裝箱涂料行業(yè)預(yù)計(jì)會(huì)有比較大的更新需求。

    中國加入WTO之后，出口量大幅增長，2003-2008年集裝箱行業(yè)的平均銷售量在300萬TEU以上，這些箱子目前都超過10年箱齡。2009-2016年，只有2011年和2014年的集裝箱行業(yè)的銷量大于300萬TEU。照此推算，還有很多10年以上箱齡的箱子沒有更新。

    2016年集運(yùn)行業(yè)進(jìn)行大規(guī)模的重組，隨著班輪公司的合并，箱槽比可能會(huì)下降。長期來看，可能下降到1.8，但這不會(huì)對(duì)短期集裝箱需求產(chǎn)生影響。

    根據(jù)1月份Alphaliner的預(yù)測數(shù)據(jù)，2017年和2018年是新船下水的小高峰，2017年將有169萬TEU新增運(yùn)力，2018年有123萬TEU，這將拉動(dòng)集裝箱的新增需求，同時(shí)拉動(dòng)水性集裝箱涂料的需求。

    5、集裝箱用水性涂料行業(yè)技術(shù)分析

    5.1水性集裝箱涂料現(xiàn)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

 

    HJ 2537—2014 《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》

    DB 44/T 1599—2015《水性集裝箱涂料》

    HJ 2537《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》

    HJ 2537《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》

    5.2《中國集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)VOCs治理自律公約》

    為了確保行業(yè)自律公約的有序執(zhí)行，集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)陸續(xù)組織制定了集裝箱水性涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，包括：《集裝箱用水性涂料》《集裝箱用水性涂料施工規(guī)范》《集裝箱用水性涂料涂膜檢驗(yàn)方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》《集裝箱用水性涂料VOCs檢測方法》。

    5.2.1《集裝箱用水性涂料》

    該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了集裝箱用水性涂料的技術(shù)要求，包括底漆、中間漆、內(nèi)面漆、外面漆和改性底架漆等，具體指標(biāo)見表1；規(guī)定了水性集裝箱涂料有害物質(zhì)限量，見表2；規(guī)定了集裝箱水性涂料的基本配套，具體情況見表3。

 

表1 水性集裝箱涂料的技術(shù)要求

 

    注：

    1）溶劑型環(huán)氧富鋅涂料可有條件使用；

 

    2） 所列指標(biāo)為最低標(biāo)準(zhǔn)，因各涂料企業(yè)配方不同不揮發(fā)分含量也各不相同，具體指標(biāo)應(yīng)由供需雙方協(xié)商確定。

 

表2 水性集裝箱涂料有害物質(zhì)限量

 

    注：

    1）涂料所有項(xiàng)目均不考慮稀釋配比。

    2）包括乙二醇甲醚、乙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇乙醚、乙二醇乙醚醋酸酯、二乙二醇丁醚醋酸酯。

    3）包括二氯甲烷、1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烷、三氯甲烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、四氯化碳。

    4）受目前水性涂料發(fā)展水平及集裝箱制造施工水平的限制，本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)底漆不作限制。

 

表3 新造集裝箱5a保用基本涂料配套

 

    注：以上是普通貨物集裝箱箱標(biāo)準(zhǔn)水性涂料系統(tǒng)，其他類型集裝箱可參考選用。

    1）面漆應(yīng)有FDA證書。

    標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配套的技術(shù)指標(biāo)提出了具體的要求，具體數(shù)據(jù)見表4。

 

 表4 水性集裝箱涂料配套系統(tǒng)的基本要求

 

    標(biāo)準(zhǔn)解讀

 

    標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，根據(jù)集裝箱水性涂料的實(shí)際應(yīng)用情況，在常規(guī)三涂層體系的基礎(chǔ)上增加了兩涂層配套體系（Ⅱ型配套），包括水性底漆、水性內(nèi)面漆、水性外面漆。同時(shí)明確“根據(jù)客戶需要或技術(shù)的發(fā)展，也可以使用具有同等功能的其他類別的涂料”，為新涂料技術(shù)的應(yīng)用保留了窗口。

    簽于目前的技術(shù)水平，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了溶劑型環(huán)氧富鋅底漆有條件使用的條款，體現(xiàn)了行業(yè)技術(shù)發(fā)展“徐徐漸進(jìn)”的原則，允許溶劑型富鋅底漆在打砂階段使用，同時(shí)要求要規(guī)范治理，治理末端要達(dá)到環(huán)保部門的排放標(biāo)準(zhǔn)。

    標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)新點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方法采用了國際集裝箱租箱協(xié)會(huì)IICL規(guī)定的加速老化循環(huán)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)方法分為內(nèi)面配套和外面配套，實(shí)驗(yàn)周期均為8個(gè)循環(huán)，共56 d。循環(huán)老化實(shí)驗(yàn)方法比單純的耐鹽霧或者耐鹽水實(shí)驗(yàn)更接近集裝箱的實(shí)際使用環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加科學(xué)、有效。涂膜的評(píng)價(jià)方法采用了國標(biāo)的等級(jí)評(píng)價(jià)方法，便于實(shí)際操作。該標(biāo)準(zhǔn)可以說是“中西合璧”，集合了國際集裝箱租箱IICL實(shí)驗(yàn)方法和國標(biāo)評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)行了綜合運(yùn)用，以便于涂料供應(yīng)商、集裝箱制造企業(yè)和箱東使用。

    涂料VOC含量是水性涂料的關(guān)鍵指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)制定過程中考慮了HJ 2537—2014 《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》的技術(shù)要求，但環(huán)氧富鋅底漆不大于200 g/L的數(shù)據(jù)，行業(yè)內(nèi)的企業(yè)均達(dá)不到，因此借鑒了廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DB 44/T 1599—2015《水性集裝箱涂料》的數(shù)據(jù)420 g/L，調(diào)整為不大于14%。環(huán)氧中間漆、內(nèi)面漆、外面漆和改性底架漆均為100 g/L，高于HJ 2537《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》標(biāo)志中規(guī)定的150g/L的限量指標(biāo)。重金屬含量限值采用了HJ 2537《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料》相同的數(shù)據(jù)。

    集裝箱水性涂料在生產(chǎn)線下線初期，涂膜還沒有達(dá)到完全干燥的程度，初期耐水性較差。考慮到實(shí)際涂裝的需要，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了初期耐水性的數(shù)據(jù)，要求涂膜烘干后自然放置1 h，然后放入水槽中浸泡（23℃），浸泡時(shí)間為7 d，配套涂膜要求為不允許有生銹和脫落，允許有不大于1級(jí)的起泡，不低于2級(jí)的變色和不大于2級(jí)的失光。該數(shù)據(jù)對(duì)配方工程師提出了挑戰(zhàn)，但為集裝箱的正常涂裝和使用提供了保證。

    5.2.2《集裝箱用水性涂料施工規(guī)范》

    規(guī)范中明確了施工環(huán)境的要求。溫度5～40 ℃，濕度不大于85%，良好的通風(fēng)，充足的照明及安全的技術(shù)要求。

    規(guī)范中明確了涂料的施工規(guī)范。首先規(guī)定的施工前的準(zhǔn)備，包括施工環(huán)境的確認(rèn)，底材表面狀態(tài)的確認(rèn)，涂裝工具和設(shè)備的檢查，通風(fēng)、照明情況的確認(rèn)，涂料品種、顏色的確認(rèn)、施工參數(shù)的確認(rèn)、涂料攪拌情況的確認(rèn)等7個(gè)方面，全面地規(guī)定了涂裝前的準(zhǔn)備。其次，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了涂裝工位和流程，明確了水性涂料“三噴三烘”的工藝流程。

    再次，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了車間底漆涂裝，底漆預(yù)涂、涂裝、流平和烘烤；中間漆、內(nèi)面漆的涂裝、流平和烘烤的技術(shù)要求，面漆的涂裝、流平和烘烤的技術(shù)要求。最后，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了涂料在線修補(bǔ)、烘干、底架涂裝和完工檢查等技術(shù)要求。

    標(biāo)準(zhǔn)解讀該標(biāo)準(zhǔn)借鑒了JH/T E03《集裝箱涂料施工規(guī)范》的技術(shù)要求，根據(jù)水性涂料的特點(diǎn)進(jìn)行了修訂，施工環(huán)境溫度調(diào)整為5～40 ℃，施工的濕度要不大于85%，同時(shí)明確了通風(fēng)、照明和安全技術(shù)要求，為水性涂料的施工提供了保證。根據(jù)水性涂料的特點(diǎn)，施工流程由溶劑型涂料的“三噴一烘”調(diào)整為“三噴三烘”，從而保證了集裝箱水性涂料的正常涂裝。

    5.2.3《集裝箱用水性涂料涂膜檢驗(yàn)方法和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》

    首先，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了涂膜厚度的檢驗(yàn)方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。涂膜厚度的檢驗(yàn)包括涂料施工過程中濕膜厚度的檢驗(yàn)和涂裝完成后總干膜厚度的檢驗(yàn)。濕膜厚度儀應(yīng)采用不銹鋼和鋁合金，濕膜厚度的測定應(yīng)該噴涂完畢后立即進(jìn)行，濕膜厚度為參考數(shù)據(jù)。干膜厚度儀通常采用便攜式電子磁力干膜厚度計(jì)，測量點(diǎn)共計(jì)140個(gè)，分布情況見表5。

    其次，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了涂膜附著力的建議方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。涂膜的附著力測定在涂料施工7 d后進(jìn)行，方法按GB/T 9286—1998《色漆和清漆漆膜的劃格實(shí)驗(yàn)規(guī)定的方法》執(zhí)行。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)不低于GB/T 9286—1998《色漆和清漆漆膜的劃格實(shí)驗(yàn)》規(guī)定的等級(jí)2級(jí)。再次，標(biāo)準(zhǔn)明確了涂膜外觀的建議方法及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)涂膜外觀應(yīng)避免出現(xiàn)嚴(yán)重的流掛、露底、透底的針孔、開裂、發(fā)花、閃銹、縮孔、魚眼、起泡等缺陷。最后，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了涂料修補(bǔ)及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)涂膜厚度達(dá)不到要求的部位需進(jìn)行局部涂料修補(bǔ)。修補(bǔ)完工后，應(yīng)對(duì)修補(bǔ)區(qū)域重新進(jìn)行膜厚、外觀及附著力檢查，直到達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

    標(biāo)準(zhǔn)解讀

 

    干膜厚度是集裝箱涂膜驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵指標(biāo)，考慮到集裝箱的實(shí)際涂裝情況，對(duì)環(huán)氧富鋅底漆的膜厚進(jìn)行了要求，標(biāo)準(zhǔn)要求環(huán)氧富鋅涂層的平均干膜膜厚允許有5 μm的下偏差，上偏差不作限制。總干膜厚度的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)采用90－10規(guī)則，即：對(duì)于總干膜厚度，集裝箱各個(gè)獨(dú)立面積應(yīng)分別考慮，每個(gè)面積的測量點(diǎn)中，90%的測量點(diǎn)的讀數(shù)不應(yīng)低于規(guī)范值，其余10%的測量點(diǎn)讀數(shù)不應(yīng)低于規(guī)范值的90%。涂膜附著力是集裝箱涂膜驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的核心，考慮到水性涂料的干燥情況，建議涂料施工7 d后進(jìn)行，同時(shí)規(guī)定了如果遇到極端的天氣，可以適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，待涂膜完全干燥后進(jìn)行測定。

    涂膜外觀的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，考慮到水性涂料的特點(diǎn)，允許有少量不透底的針孔和微泡，局部輕微流掛和表面粗糙等情況，可以不做修理。考慮到集裝箱生產(chǎn)的實(shí)際情況，集裝箱涂膜的修補(bǔ)可根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境選擇使用水性涂料，或與用戶協(xié)商使用溶劑型涂料。

    5.2.4《水性集裝箱涂料VOC檢測方法》

    水性集裝箱涂料VOC含量范圍0.1%～15%，經(jīng)過討論確定檢測方法等效采用國標(biāo)GBT 23986—2009《色漆和清漆揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量的測定氣相色譜法》，具體測定方法為標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的推薦方法2，樣品的VOC含量，以單位克每升（g/L）表示。

    6、集裝箱用水性涂料行業(yè)存在的問題和應(yīng)對(duì)措施

 

    隨著各種環(huán)保法律法規(guī)的建立，集裝箱涂料環(huán)保化成為必然。水性涂料以水為溶劑，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)施工黏度，其以施工方便、容易控制厚度及損耗低等特點(diǎn)而成為集裝箱涂料的發(fā)展趨勢(shì)和研究重點(diǎn)。國際集裝箱租賃協(xié)會(huì)（IICL）也召開了專門會(huì)議提出了有關(guān)集裝箱水性涂料開發(fā)生產(chǎn)和應(yīng)用的建議。最近幾年來，國內(nèi)外很多公司在進(jìn)行集裝箱涂料水性化的研究。目前主要的難題是，集裝箱的生速度不斷提高，這無疑為集裝箱涂料的水性化增加了難度。水性集裝箱涂料的開發(fā)需要解決防腐性能、生產(chǎn)線施工性能、涂料成本偏高三個(gè)技術(shù)難題，以及資金、管理等一系列問題。目前，能夠完全滿足生產(chǎn)線要求的三涂層全水性集裝箱涂料的廠家還為數(shù)不多。

    6.1防腐性能

 

    集裝箱涂料的防腐性能主要是由涂料中的樹脂決定的。水性集裝箱涂料的防腐性能要達(dá)到與溶劑型相同的防腐性能，在技術(shù)上存在一定的困難，因?yàn)樗酝苛吓c溶劑型涂料在成膜機(jī)理上的不同導(dǎo)致涂膜性能有所差異。溶劑型環(huán)氧樹脂涂料成膜機(jī)理：環(huán)氧樹脂和固化劑以分子形式溶解在有機(jī)溶劑中，形成的體系是均相的，固化反應(yīng)在分子之間進(jìn)行，因而固化反應(yīng)進(jìn)行得比較完全，能夠形成均相的、致密的涂膜，防腐性能突出。水性環(huán)氧樹脂涂料成膜機(jī)理：大部分水分蒸發(fā)后，環(huán)氧樹脂乳膠粒子相互接觸，形成緊密堆積的結(jié)構(gòu)，殘余的水分和固化劑分子則處在分散相粒子的間隙；水分進(jìn)一步蒸發(fā)，分散相粒子開始凝結(jié)，形成緊密的六邊形結(jié)構(gòu)；同時(shí)固化劑分子擴(kuò)散到分散相粒子的界面及其內(nèi)部發(fā)生固化反應(yīng)，樹脂的玻璃化溫度逐漸提高，擴(kuò)散速度變慢，粒子之間很難凝結(jié)成膜。固化反應(yīng)進(jìn)行的不完全，不能形成均勻致密的涂膜，導(dǎo)致防腐性能與溶劑型有所差異。水性環(huán)氧樹脂涂料固化是否充分主要取決于以下兩個(gè)因素：

    （1）環(huán)氧樹脂分散相粒子的粒徑。

    在相同的情況下，環(huán)氧樹脂分散相的粒徑較小時(shí)，粒子表面的固化劑濃度較為適中，表面固化速度較慢，固化劑分子有足夠的時(shí)間擴(kuò)散到整個(gè)環(huán)氧樹脂分散相粒子，使之固化完全，因而可以形成均勻、完全固化的涂膜。反之，分散相粒子尺寸較大時(shí)，粒子表面的固化劑濃度相對(duì)較高，導(dǎo)致表面快速固化，隨著固化反應(yīng)的進(jìn)行，環(huán)氧樹脂分散相的表觀黏度不斷增大，玻璃化溫度也會(huì)逐漸提高，固化劑分子向環(huán)氧樹脂粒子內(nèi)部擴(kuò)散速度逐漸變慢，環(huán)氧樹脂粒子內(nèi)部來不及固化而致使涂膜固化不完全。

    （2）固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性。

    提高固化劑與環(huán)氧樹脂的相容性，固化劑越容易向環(huán)氧樹脂微粒內(nèi)部擴(kuò)散，越有利于固化反應(yīng)的進(jìn)行，提高體系的穩(wěn)定性。

    最近幾年水性環(huán)氧樹脂產(chǎn)品日益成熟，國內(nèi)外已經(jīng)有很多公司如陶氏、氰特、翰森、安邦等都已經(jīng)開發(fā)出粒徑為納米級(jí)的水性環(huán)氧樹脂；同時(shí)與之配套的相容性好的水性環(huán)氧固化劑產(chǎn)品也走向成熟。這些為研究集裝箱用水性涂料提供了基礎(chǔ)，通過合理使用這些成熟的產(chǎn)品，使水性環(huán)氧防腐涂料與溶劑型的環(huán)氧防腐涂料性能已經(jīng)非常接近，基本可以滿足集裝箱的防腐要求。

    6.2施工性能

 

    最近幾年由于全世界海運(yùn)事業(yè)的高速發(fā)展，使得集裝箱的需求快速增長，集裝箱產(chǎn)量大幅提高，生產(chǎn)效率也快速提高，生產(chǎn)節(jié)奏最快的生產(chǎn)線達(dá)到3min的節(jié)奏，使水性集裝箱涂料在施工上更增加了難度。眾所周知，水性涂料在低溫高濕等環(huán)境下干燥與固化速度非常慢，如何使水性涂料全天候地滿足如此快的生產(chǎn)節(jié)奏成為制約水性集裝箱涂料發(fā)展的第二個(gè)難題。水性集裝箱涂料的研究單位希望能夠不斷到生產(chǎn)線進(jìn)行施工性能測試，但集裝箱生產(chǎn)廠家由于考慮到生產(chǎn)效率問題，希望研究單位到現(xiàn)場施工測試的次數(shù)盡可能少，以免影響到正常生產(chǎn)。因此需要妥善解決這一矛盾，要求研究單位所研究的水性涂料有一個(gè)較寬的施工窗口，盡可能地在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)充分模擬現(xiàn)場的環(huán)境條件、施工條件、干燥條件，以減少箱廠的壓力。國內(nèi)生產(chǎn)節(jié)奏最快的某條生產(chǎn)線的工位、生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀、對(duì)水性集裝箱涂料的要求見表1。

 

    水性集裝箱涂料要在不改變現(xiàn)有溶劑型生產(chǎn)線效率的情況下進(jìn)行高壓無氣噴涂施工，三道涂層一道烘烤，要求干燥速度快，涂層附著力好，耐水性能好，無流掛、開裂、針孔等涂膜弊病。上述要求為水性集裝箱涂料的施工帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。筆者根據(jù)多年水性集裝箱涂料的研究經(jīng)驗(yàn)，提出涂料施工的技術(shù)難點(diǎn)及解決辦法，如表2所示。

 

    6.3成本難題

 

    雖然水性涂料有環(huán)保、節(jié)能、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，也是涂料發(fā)展的方向，但是由于水性集裝箱涂料的成本始終高于相應(yīng)的溶劑型涂料，在集裝箱制造業(yè)競爭十分激烈的今天，說服箱廠與箱主拿出更多的資金為環(huán)保買單是十分困難的，所以降低成本是水性集裝箱涂料規(guī)模應(yīng)用的必由之路。水性集裝箱涂料降低成本主要是自主研發(fā)水性樹脂、防銹顏料、水性助劑，國內(nèi)在這方面的研究起步較晚，產(chǎn)品性能與國外公司仍有一定差距。主要是由于國內(nèi)專業(yè)的研究機(jī)構(gòu)少、基礎(chǔ)弱、技術(shù)人員流動(dòng)快、技術(shù)交流少等因素導(dǎo)致這些原料大量依賴國外進(jìn)口產(chǎn)品，國內(nèi)缺乏自主創(chuàng)新。水性集裝箱涂料成本的降低可以從以下幾個(gè)方面入手：

    （1）加強(qiáng)與專業(yè)研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)的聯(lián)合，自主開發(fā)低成本的水性樹脂、助劑；（2）穩(wěn)定一支科研隊(duì)伍，按照科研程序進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹⒖茖W(xué)的、系統(tǒng)的試驗(yàn)；（3）加強(qiáng)技術(shù)交流，加強(qiáng)與同行業(yè)之間的交流，及時(shí)了解國內(nèi)外信息。

    7、我國集裝箱用水性涂料行業(yè)VOCs治理

    7.1我國水性集裝箱涂料產(chǎn)業(yè)VOCs治理的優(yōu)勢(shì)和必要性

 

    我國作為集裝箱生產(chǎn)大國，龐大的產(chǎn)量帶來了龐大的VOCs排放量。對(duì)于集裝箱制造業(yè)的VOCs污染問題，一些國家早就通過發(fā)布法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排放量進(jìn)行限定。國外集裝箱制造業(yè)VOCs的控制形式、控制指標(biāo)、限值制定等各有特點(diǎn)，對(duì)我國制定集裝箱制造業(yè)VOCs排放標(biāo)準(zhǔn)有一定的借鑒意義。

    中國貢獻(xiàn)了全球95%以上集裝箱的制造量，因此，VOCs的治理對(duì)于全球環(huán)境保護(hù)有著非常重要的意義。中國集裝箱VOCs的治理有著天然的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

    1.產(chǎn)業(yè)集聚。主要集中在廣東和江蘇，位于以上兩省的中集和新華昌，總的VOCs排放量已超過全國總排放量的60%。

    2.涂裝線自動(dòng)化程度高。開卷、軋平、剪切、拋丸等底層處理工藝全部自動(dòng)化；車間底漆噴涂為機(jī)械自動(dòng)輥涂；箱體噴涂采用整箱自動(dòng)噴涂、靜電噴涂等工藝。

    據(jù)悉，我國即將出臺(tái)的國家集裝箱制造業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，將對(duì)全國集裝箱制造企業(yè)提出更高的要求，將促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)升級(jí)和行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

    不僅如此，標(biāo)準(zhǔn)的制定與出臺(tái)，也使得國家VOCs污染控制管理能力有所提升，有利于緩解區(qū)域大氣復(fù)合污染，改善環(huán)境空氣質(zhì)量。

    7.2我國水性集裝箱涂料產(chǎn)業(yè)VOCs治理情況

 

    目前，國內(nèi)集裝箱主要制造企業(yè)TOP20，幾乎全部隸屬于中集、勝獅、新華昌、中海和馬士基五大集團(tuán)，其中中集占據(jù)了50%的國內(nèi)市場，前三家總共占據(jù)85%的國內(nèi)市場。

    按照新造集裝箱數(shù)量的4%-5%標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，2016年之前涂裝VOCs排放量每年排放的VOCs多達(dá)數(shù)十萬噸，2016年初，隨著環(huán)保部的政策施壓，《中國集裝箱行業(yè)VOCs治理行業(yè)自律公約》應(yīng)運(yùn)而生，要求2017年4月1日起中國集裝箱行業(yè)統(tǒng)一由油漆切換為水性涂料，不整改的每生產(chǎn)一個(gè)集裝箱，罰款800元人民幣。2016年是比較糾結(jié)的一年，因此集裝箱的出口量較2015年有所降低，隨著大量集裝箱制造企業(yè)油改水的實(shí)施，涂裝VOCs的排放量應(yīng)該要遠(yuǎn)低于按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的9.4萬噸。

    截至2016年7月，各集裝箱制造企業(yè)已經(jīng)改造的涂裝線列舉如下：

    中集集團(tuán)深圳中集箱廠（華南地區(qū)）

    太倉中集箱廠（華東地區(qū)）

    大連中集箱廠（華北地區(qū)）

    太平集團(tuán)惠州太平箱廠（華南地區(qū)）

    啟東太平箱廠（華東地區(qū)）

    華昌集團(tuán)惠州新華昌箱廠（華南地區(qū)）

    中國遠(yuǎn)洋海運(yùn)集團(tuán)廣州南沙工廠（華南地區(qū)）

    錦州工廠（華北地區(qū)）

 

    8、集裝箱用水性涂料行業(yè)發(fā)展展望

 

    中國是集裝箱制造大國，但目前也存在著產(chǎn)能過剩、價(jià)格過低、廢氣治理、工作環(huán)境和主要零部件質(zhì)量五大技術(shù)難題。水性集裝箱涂料的研究可以節(jié)約能源，減少環(huán)境污染，減少對(duì)生產(chǎn)線工人的傷害，是涂料發(fā)展的必然趨勢(shì)。水性集裝箱涂料的開發(fā)需要解決防腐性能、施工性能、成本三個(gè)技術(shù)難題，是一項(xiàng)長期而且系統(tǒng)的工作，需要加強(qiáng)與研究機(jī)構(gòu)、原料廠家以及企業(yè)與企業(yè)之間的緊密合作與交流，相信隨著更多涂料廠家的加入，必然會(huì)推動(dòng)水性集裝箱涂料技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動(dòng)集裝箱行業(yè)的變革。水性集裝箱涂料的開發(fā)應(yīng)用可以在工業(yè)防腐涂料領(lǐng)域起到示范作用，帶動(dòng)新型水性樹脂、助劑、防銹顏料等原料的發(fā)展，推動(dòng)其他行業(yè)水性防腐涂料技術(shù)的革新，具有廣泛的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

 

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責(zé)任編輯：王元

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