南方中集“水性化涂料改造”启示

陈小芳++张嘉妮

近年来，国家高度重视VOCs污染防治工作，相继颁布了一系列VOCs污染防治文件。中国集装箱行业主动配合国家环保新政，于2016年3月签订了《中国集装箱行业协会VOCs治理自律公约》，以行业自律公约方式，在全国分区限时，统一推行新型水性环保涂料，确保全行业在2017年底前实现VOCs的大幅减排。

目前，深圳南方中集东部物流装备制造有限公司（以下简称“南方中集”）等已率先完成水性化改造，取得较好的减排效果。南方中集水性化改造对国内其他集装箱制造企业乃至表面涂装企业开展水性化改造工作具有重要的借鉴意义。

南方中集VOCs控制任务艰巨

深圳南方中集东部物流装备制造有限公司，于1982年建成投产，现占地约42万平方米，是中国国际海运集装箱（集团）股份有限公司（以下简称“中集集团”）全资子公司，主要从事集装箱的制造、修理，及各类相关机械零部件、钢结构件和设备的加工制造。其所属的中集集团为全球规模最大、品种最齐全的集装箱制造集团，中集集团市场份额约占全球集装箱市场的一半。

如此大规模的集装箱生产量，南方中集要控制VOCs的排放，任务很艰巨。

同行业其他集装箱制造企业一样，南方中集集装箱生产过程中VOCs的排放主要来自于钢材预处理中底漆涂装以及集装箱二次打砂后的富锌漆、中层漆、沥青漆、面漆、修补漆等涂料的喷涂、烘干等过程。

此外，在集装箱生产过程中的局部及死角部位喷涂、修补、零件表面涂装等亦会产生 VOCs 排放。这些工艺大多数为人工操作，分散面广，VOCs的浓度、流量小。

一方面，在集装箱制造过程中，涂装是VOCs的主要排放源。另一方面，涂料对于集装箱的品质和保护至关重要。集装箱运输条件恶劣，尤其是海运集装箱，长期处在盐雾及阳光直射环境下，腐蚀严重。集装箱箱体涂漆防锈，既关系到集装箱的寿命，也涉及货物安全（锈穿漏水损坏货物）和使用安全（锈蚀严重会导致重货吊装安全问题）。在环境保护要求越来越严格的背景下，对集装箱涂装工序进行水性环保涂料的改造十分必要。

南方中集的水性涂料改造措施

集装箱水性涂料产品是近些年才陆续面市，南方中集对各种水性涂料的性能并不清楚，在对集装箱的水性涂料改造中，只能不断试用不同供应商的水性涂料。前期试用的部分水性涂料在涂装过程中出现了起泡、开裂、流挂、针孔、发霉、闪锈等质量缺陷，但经过不断试验，终于找到了满足干货集装箱性能要求的水性富锌漆、中层漆和面漆。

水性涂料与溶剂型涂料，在成膜机理、涂膜干燥性、机械物理性能等方面均存在很大的区别。溶剂型涂料体系的溶剂介质为低冰点高挥发性有机物，在大气中含量极低，所以，溶剂型涂料在涂装时对气候条件（温、湿度）几乎没有要求。但如果将溶剂型改为水性体系后，由于水和低含量有机溶剂的凝固点约为0℃，加上空气中有大量的水分，所以，水性涂料在涂装施工时，若低于一定温度或高于一定湿度，就无法形成有效的涂膜。水性涂料涂装工艺受限于温、湿度的这种现象，叫“施工窗口控制”。水性涂料不但有施工窗口控制问题，还有一个施工过程的“成膜返潮”问题。“成膜返潮”是指水性涂料在干燥过程中，需要干燥度达到一定的标准，才能返回高湿环境（包括下雨天气），否则将无法形成有效涂膜。水性涂料干燥慢，需要更长的流平时间和烘烤时间，南方中集进行多次试验发现，如果在其原有的溶剂型涂料生产线上施工水性涂料，其生产节奏必须由原有的 3min/TEU 降低至15 min/TEU才能保证产品质量。但生产节奏是决定箱厂效益的根本因素，降低生产节奏意味着降低利润，因此为了保持现有的生产节奏不变，南方中集只能对生产线进行改造。

为适应水性涂料的特点，南方中集增加了烘烤工位数量，尤其在中间漆喷涂与外面漆喷涂之間增加了大量的烘烤工位以保证中间漆彻底干燥；此外，还对原有的静电喷涂设备进行了改良。目前集装箱涂料的平均损耗系数为 1.7～1.8，其中大部分的损耗发生在快速施工过程中的漆雾飞溅。为了降低涂料损耗系数，节约成本，南方中集在水性化改造之前就已经对富锌底漆和中间漆、内面漆进行静电喷涂，这样可以降低涂料损耗近 20%，效果非常明显。但进行水性化改造后，水性环保涂料的黏度、导电率都与原有的溶剂型涂料有较大区别，原有的静电喷涂设备不能直接用于现有的水性涂料。在此情况下，南方中集与静电喷涂设备生产商互相配合，经过一年多的试验改进，终于解决了这一问题。

集装箱生产过程中经一次打砂表面处理后的钢材需在其表面涂装一层底漆，以起到保护钢材表面的作用，这层底漆的主要成分为富锌漆和天那水。以前南方中集该工序采用手工喷涂，使用的油漆和天那水的量大，利用率低，污染严重。为减少一次打砂车间底漆涂装过程的VOCs排放，南方中集于2013年投资500万元将该底漆喷涂工艺改为自动辊涂工艺。自动辊涂工艺的使用提高了油漆、天那水的利用率，减少了油漆、天那水的使用量，年均节约富锌漆32640kg，天那水93382kg，可节省费用约330万元/年。该环节VOCs的排放也有所减少，单箱VOCs降低至2.5kg/TEU左右，单箱减排15%，同时，车间环境得到改善，末端治理费用也有所减少。

除对VOCs进行控制外，南方中集对生产生活中产生的废水和固体废物也进行了妥善处理。其生产过程中产生的漆雾处理废水、车间地面清洗废水等工业废水，均经过深度处理达标后回用于生产，不外排；生活污水采用“水解酸化+生物接触氧化”工艺处理，达标后排入市政污水管网；废漆渣等危险固体废物委托有资质的环保公司进行处理；生活垃圾定时外运至市政垃圾转运站；铁灰、金属边角废料等经收集后交由物资回收公司综合利用。