我国集装箱涂料和涂装技术发展形势分析(二)

李敏风

（上海斐然国际贸易公司，上海 200135）

我国集装箱涂料和涂装技术发展形势分析(二)

李敏风

（上海斐然国际贸易公司，上海 200135）

文章的第2部分主要论述集装箱涂装的重要性，集装箱涂装工艺特点以及我国集装箱涂装技术的发展状况。

集装箱涂料；涂装技术；涂装工艺

Author’s address: Shanghai Feiran International Trade Ltd., Shanghai 200136, China

3 集装箱涂装工艺

3. 1 集装箱涂装的重要性

在集装箱制造业中，涂装工艺与电焊工艺一起被称为集装箱制造的两大支柱，具体体现在4个方面。

(1) 防腐蚀性能优异，保证集装箱有 8年的使用质量。通过集装箱涂装工艺(如抛丸)，使钢材表面清洁度达到ISO 8501:1988的Sa 2½级，粗糙度R2= 35 ～50 μm。按规定喷涂各道涂料后，使各部分涂膜外观质量和膜厚质量达到规定要求(两个 90%)，并使集装箱配套涂料的优异性能得到充分发挥。国际标准集装箱涂层质量的保证条款为：集装箱制造厂和涂料商应向箱业主提供保证——5年内集装箱涂膜锈蚀、剥落的面积不大于整个涂膜面积的10%；若超过10%，则应分清原因，由涂料厂或集装箱制造厂负责分批或整箱重涂，或作相应的赔偿，其中锈蚀的程度是以超过欧洲锈蚀等级Re3级为标准的。但正常使用中机械损伤和遇酸遇碱引起的腐蚀不属此保证范围。保证期是从各国船级社接受集装箱并签发证书之时起计算的，并将上述内容引入集装箱技术说明书及订货合同中。保证了涂装质量，也就保证了集装箱的使用价值。

(2) 集装箱内侧漆膜特性使其可装运食品和药品。集装箱内侧是运载货物的空间，通过涂装工艺，喷涂环氧内面漆，使集装箱内侧涂膜不仅硬度高，有较强的耐机械磨损能力，经得起叉车装卸货物时的碰撞与摩擦，有一定耐化学品的性能。最重要的是，内侧环氧内面漆无毒无味，通过了美国食品和药物管理局的规定(Food and Drug Administration)并取得相关的认可证书，使集装箱可装运食品和药品。

(3) 满足各家业主对集装箱外侧色泽的需要。每个集装箱公司的集装箱有统一的颜色，它是箱业主的固定标志。如德国的HAPAGLLOYD公司规定采用橘黄色RAL2011；而中国铁路箱规定外面漆颜色为天蓝色，色卡号RAL5015。这些均通过外面漆的喷涂来实现，再配上不同颜色的商标文字和图案，给人以赏心悦目的感觉，提高了集装箱的商品价值和艺术价值。

(4) 涂装工艺中焊缝喷砂可提高箱体的结构强度。集装箱箱体焊缝喷砂工艺是防止焊缝应力腐蚀的有效措施。集装箱是用钢材焊接而成的。据不完全统计，一只20呎标准箱有240 m长的电焊缝。电焊缝部位是极易锈蚀的。原因有三：(1)电焊工艺中形成的飞溅、焊渣、气孔和咬边等焊接缺陷是缝隙腐蚀的主要根源；(2)电焊过程中，焊缝区钢材表面温度高低不一，形成明显的热应力腐蚀；(3)焊接总装成箱时，集装箱各部件的焊缝处形成结构应力集中部位。

这些原因会使集装箱焊缝在使用过程中发生疲劳腐蚀和应力腐蚀，出现裂缝，甚至断裂。为提高焊缝耐腐蚀能力和抗应力断裂的能力，除了清除飞溅、焊渣等外，在集装箱涂装工艺中专门设置焊缝喷砂工位。通过焊缝喷砂，使喷砂引入的残余压应力与焊缝钢材承受的交变应力中的拉应力在同一截面叠加后，使焊缝承受的最大拉应力由表面移到次表面，疲劳裂纹也就不再萌生于表面，从而增强箱体的结构强度。

3. 2 集装箱涂装工艺特点

涂装不仅包括喷涂前钢材表面预处理(包括抛丸、焊缝喷砂)、预涂、喷涂、烘干等系列过程，而且还包括与此相关的设备技术管理等系列措施。集装箱涂装工艺的特点体现在以下3个方面。

(1) 集装箱涂装必须适应集装箱制造流水线工艺要求。集装箱制造是大批量、高效率的生产过程，目前我国大多数钢质集装箱制造的工艺流程为：钢材开卷、扎平—剪切—抛丸—喷车间底漆—烘干—冷加工、成型—部件组装、焊接—总装配、焊接—集装箱焊缝喷砂—预涂底漆—喷底漆—流平、烘干—中层漆、内面漆预涂—中层漆、内面漆喷涂—流平及烘干—外面漆预涂—外面漆喷涂—流平、烘干—完工线装配(包括锁杆、门封条、木地板、通风器等)—铭牌、密封胶、标贴—箱底防锈涂料及水密试验—成品箱出线。从中可以看出，集装箱制造中从抛丸除锈工艺到最后一道工艺箱底防锈涂料都是涂装。涂装不仅贯穿着集装箱制造的始终，而且集装箱涂装要与整个集装箱制造工艺过程相适应。在流水线的涂装工位上，如在焊缝喷砂，中层漆、面漆喷涂中超时工作或出了纰漏，就会造成生产节拍放慢或全线瘫痪。

(2) 集装箱涂装必须以集装箱的结构特性为基础，这是保证集装箱制造质量的关键，如钢板预处理的抛丸工艺。按国际集装箱标准化委员会规定，ISO标准集装箱有其固定的额定值，即最大总质量，也就是箱体自身质量(一般为2 t)和最大装载量(一般为28 t)之和。为了使箱体装载量达到最大，应使箱体自身量降到最小。所以构成箱体的左右侧板、前段板、门板等均由薄板构成，一般只有1.6 ～ 2.0 mm厚，最厚的角柱为6.0 mm。按ICC型20呎(6 528 mm × 2 483 mm × 2 591 mm)为例，国际集装箱标准化委员会规定，箱体结构的变形值必须小于2 mm。这对涂装工艺中的预处理工位提出了十分高的要求。在抛丸器角度、运转速度、磨料类型、组成颗粒直径、钢板传输速度等诸多技术参数的确定中，稍有疏忽便会引起钢板变形，无法焊接成箱，严重的会造成批量钢板报废，损失惨重。

又如波形角度。集装箱业主对侧板、顶板和前段板的波形角度的设计有不同的要求。箱业主为增加强度，全部采用深波形的钢板结构，波形角度在75°以上。自动喷涂时，在确定喷涂流量的前提下，喷嘴的喷幅控制在20 ～ 25 cm范围内；手工喷涂时，工人的操作姿势视钢板的波形角度而改变，以此来保证波形板两斜面上膜厚的均匀度。

还有箱底结构。集装箱底部有Z形、C形底横梁、下衍材、门槛等钢结构部件，又有箱底木地板部位，结构十分复杂，且晒不到太阳。故极易滞留水分，引起腐蚀，并以应力腐蚀为重。箱底结构中的叉车槽，每装货一次就受到一次碰撞与摩擦，应力腐蚀严重；箱底底面漆的喷涂又是自下向上进行，操作难度高。正因为如此，箱底涂装质量又是箱东和验箱师检查的重点。为保证箱底膜厚质量，在工艺技术上必须采取相应的措施。如大部分箱厂在中层漆喷涂后，增设箱底漆预涂工位，对钢底横梁背面及端槛、门槛角落处实行预喷涂，效果明显。

(3) 集装箱涂装技术的重点——环保。随着科学技术的发展和环保意识的加强，国际集装箱标准化委员会十分重视集装箱绿色环保涂料的开发应用，各集装箱厂也加强了涂装中三废处理的力度。虽然目前仍使用溶剂型集装箱涂料，但提高环境友好性是集装箱涂装工艺的发展方向。

首先，集装箱涂装技术必须适应环保型涂料的应用。目前，集装箱涂料均系厚膜型有机涂料，其VOC (volatile organic compound)低、固体分含量高、触变性能好，经充分搅拌，可少加或不加稀释剂。有的箱厂的无气喷涂机中有加热装置，热喷涂时不需加稀释剂，一次喷涂即可达到规定膜厚的要求，相对减少了有机溶剂的挥发量，有利于环保和工人的身体健康。

其次，开发集装箱水性涂料不仅是集装箱涂料厂的责任，也是集装箱涂装技术的努力方向。

由于水性涂料的成膜特性、干燥性能都与溶剂型涂料有较大的差别，因此，要发展水性集装箱涂料，关键在于发展水性集装箱涂料的涂装技术。目前，美国Graco、德国WIWA等公司已研制出水性涂料专用的高压无气喷涂机，为水性涂料的应用奠定了基础。

另外，水性涂料涂装流水线中，流平、烘干设备和相应技术条件的设定也是水性集装箱涂料使用成功的关键。最近，中集南通箱厂已着手改造涂装流水线，准备试喷美国Valspar公司的水性集装箱涂料。

再次，集装箱涂装环境及三废处理设备的现代化是环保工作的保证。同船舶、钢结构涂装不同，集装箱涂装工艺的各工位，如抛丸、焊缝喷砂、喷涂、烘干等均在专业的车间里进行，亦配备系列的废气、废水和废渣处理装置，箱厂技术部门出示的施工设计中，指令将这些设备的工作参数与技术指标控制在规定范围内。这样不仅有利于环保以及操作工人的身体健康，而且使自动喷涂处于最佳环境条件中，保证了涂膜质量。图1为上海某货柜公司B线喷涂室通风示意图。在正常工作时，其工作参数见表1。

图1 面漆喷涂室的通风设计Figure 1 Ventilation design of top coating spraying room

表1 面漆喷涂室工作参数Table 1 Work parameters for top coating spraying room

3. 3 集装箱涂装技术的发展状况

与船舶、钢结构涂装工艺相比，集装箱涂装工艺具有自动化程度高、规范性强、发展迅速的特点。

3. 3. 1 表面处理

表面处理质量是决定涂层质量的关键因素。为达到ISO 8501-1的清洁度Sa 2½、粗糙度R2= 35 ～ 50 μm，集装箱涂装流水线中，须采用预处理机对钢材进行抛丸处理。它不仅质量稳定，而且能耗低，每平米的价格只有喷砂的1/4。

3. 3. 2 车间底漆

同船舶钢结构涂装相同，集装箱的车间底漆有工序防锈作用。但集装箱的环氧富锌车间底漆无需进行二次除锈，车间底漆成了防锈底漆的一部分。这对涂装工艺节能、降耗、减排起了积极的作用。

3. 3. 3 涂装工艺

集装箱涂装工艺先进，自动化程度高。以喷涂工艺为例，我国在20世纪80年代发展集装箱制造业时，就对所有配套体系中的集装箱涂料采用无气喷涂法。根据不同的涂料类型，配备不同的高压无气喷涂机。如对锌粉含量较高的环氧富锌底漆配套 Graco BULLDOG33:1等富锌涂料专用泵，以保证涂膜质量，延长设备的使用寿命。

2000年后，各集装箱制造厂纷纷改造涂装流水线，增添相应设备，先从单组分外面漆开始，逐步实现了环氧富锌底漆、环氧中层漆、环氧内面漆的自动喷涂。自动化喷涂效率达到85%以上。自动喷涂有下列优点：

(1) 自动喷涂可保证涂膜质量。集装箱喷涂作业是繁重的手工劳动，喷涂工人长期在有污染、易燃的环境中，不管工人如何熟练，总会因疲劳程度、健康状况、人员调动等因素而影响涂膜质量。而自动喷涂保证了喷涂作业的优越条件，不仅涂膜外表美观，而且厚度十分均匀。自动喷涂形成的涂膜其厚度的标准偏差可小于10 μm。集装箱配套涂料多为固体分高的厚膜型涂料，在自动喷涂的条件下，可使较高黏度的涂料雾化，喷一次就可形成较厚的涂膜，不仅改善涂膜的美观程度，而且提高了集装箱涂膜的耐腐蚀性。

(2) 自动喷涂可提高劳动生产率。自动喷涂使喷涂工人摆脱了恶劣的工作环境，特别是内面漆等，加快了生产速度，缩短并保证了生产节拍。

(3) 节约涂料。膜厚不均匀是涂料浪费的主要因素。自动喷涂后，涂膜均匀，涂料利用率明显提高，减少了成本支出。

(4) 有利于环保。在自动喷涂中，大多采用固体分高的涂料，加上集装箱涂料加热后黏度下降，喷涂时可少加或者不加稀释剂，减少了有机溶剂的挥发，有利于保障操作工人的身体健康及环境保护。

2006年，上海中集洋山集装箱厂在机械喷漆设备中采用了世界最先进的液压泵。它与无气喷漆设备相比，具有涂料压力稳定、雾化充分的特点。另外，该厂又自行设计制造了自动排喷装置，使每道集装漆喷涂时间缩短到1 min 28 s，内外侧同时喷涂，完成一只TEU的时间为4 min 24 s，单班制箱量可达200多只TEU。

目前，中集系统的“宝伟”、“南通”、“太仓”“平山”和“洋山”五个厂已完成了流水线的改造，在集装箱自动喷漆上又迈开了新的一步。中集东部厂和中集扬州厂也在考虑改造事宜。这种新型流水线的构思和设计思路一改过去集装箱固定、喷涂设备移动的模式，采用排喷设备固定、集装箱行走的办法，不仅省却了箱位移动停留时间，而且由于减少喷嘴的移动，省去传动装置，提高了设备运行的可靠性，保证了涂膜的质量。

4 结语

我国是世界第一制箱大国，拥有四大制箱集团，近60个集装箱制造厂，年产590 TEU。2009年受金融危机影响，制箱量跌入历史最低谷。目前，世界上有96%的国际标准集装箱涂料在中国制造，我国历史最高年产量为38万吨，主要由“中远关西”、“中涂化工”、“金刚化工”和“赫普涂料”四大涂料厂供应。2010年，集装箱涂料产量迅速回升，预计可达10 ～ 15万吨。如今，集装箱涂装设备与涂装技术相应得到迅速发展，它们与集装箱高质量的结构特性、快节奏的集装箱工艺流程及先进的集装箱涂料相适应，涂装技术居世界领先水平。

（连载完）

[ 编辑：韦凤仙 ]

Analysis of development status of container paint and coating technology in China—part two //

LI Min-feng

In the second part, the essentiality of container coating, process characteristics of container coating and the development status of container coating technology in China were discussed.

container coating; coating technology; coating process

TQ630.79

A

1004 – 227X (2010) 08 – 0069 – 04

2010–05–07

李敏风（1944–），女，高级工程师，从事涂装工作30年，发表论文、专著数十篇。现主要从事集装箱和工业重防腐涂装工作。

作者联系方式：(Tel) 021–61001722-807。