我國集裝箱涂料和涂裝技術(shù)發(fā)展形勢分析(二)

李敏風(fēng)

（上海斐然國際貿(mào)易公司，上海 200135）

我國集裝箱涂料和涂裝技術(shù)發(fā)展形勢分析(二)

李敏風(fēng)

（上海斐然國際貿(mào)易公司，上海 200135）

文章的第2部分主要論述集裝箱涂裝的重要性，集裝箱涂裝工藝特點(diǎn)以及我國集裝箱涂裝技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r。

集裝箱涂料；涂裝技術(shù)；涂裝工藝

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

3 集裝箱涂裝工藝

3. 1 集裝箱涂裝的重要性

在集裝箱制造業(yè)中，涂裝工藝與電焊工藝一起被稱為集裝箱制造的兩大支柱，具體體現(xiàn)在4個(gè)方面。

(1) 防腐蝕性能優(yōu)異，保證集裝箱有 8年的使用質(zhì)量。通過集裝箱涂裝工藝(如拋丸)，使鋼材表面清潔度達(dá)到ISO 8501:1988的Sa 2?級(jí)，粗糙度R2= 35 ～50 μm。按規(guī)定噴涂各道涂料后，使各部分涂膜外觀質(zhì)量和膜厚質(zhì)量達(dá)到規(guī)定要求(兩個(gè) 90%)，并使集裝箱配套涂料的優(yōu)異性能得到充分發(fā)揮。國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱涂層質(zhì)量的保證條款為：集裝箱制造廠和涂料商應(yīng)向箱業(yè)主提供保證——5年內(nèi)集裝箱涂膜銹蝕、剝落的面積不大于整個(gè)涂膜面積的10%；若超過10%，則應(yīng)分清原因，由涂料廠或集裝箱制造廠負(fù)責(zé)分批或整箱重涂，或作相應(yīng)的賠償，其中銹蝕的程度是以超過歐洲銹蝕等級(jí)Re3級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)的。但正常使用中機(jī)械損傷和遇酸遇堿引起的腐蝕不屬此保證范圍。保證期是從各國船級(jí)社接受集裝箱并簽發(fā)證書之時(shí)起計(jì)算的，并將上述內(nèi)容引入集裝箱技術(shù)說明書及訂貨合同中。保證了涂裝質(zhì)量，也就保證了集裝箱的使用價(jià)值。

(2) 集裝箱內(nèi)側(cè)漆膜特性使其可裝運(yùn)食品和藥品。集裝箱內(nèi)側(cè)是運(yùn)載貨物的空間，通過涂裝工藝，噴涂環(huán)氧內(nèi)面漆，使集裝箱內(nèi)側(cè)涂膜不僅硬度高，有較強(qiáng)的耐機(jī)械磨損能力，經(jīng)得起叉車裝卸貨物時(shí)的碰撞與摩擦，有一定耐化學(xué)品的性能。最重要的是，內(nèi)側(cè)環(huán)氧內(nèi)面漆無毒無味，通過了美國食品和藥物管理局的規(guī)定(Food and Drug Administration)并取得相關(guān)的認(rèn)可證書，使集裝箱可裝運(yùn)食品和藥品。

(3) 滿足各家業(yè)主對(duì)集裝箱外側(cè)色澤的需要。每個(gè)集裝箱公司的集裝箱有統(tǒng)一的顏色，它是箱業(yè)主的固定標(biāo)志。如德國的HAPAGLLOYD公司規(guī)定采用橘黃色RAL2011；而中國鐵路箱規(guī)定外面漆顏色為天藍(lán)色，色卡號(hào)RAL5015。這些均通過外面漆的噴涂來實(shí)現(xiàn)，再配上不同顏色的商標(biāo)文字和圖案，給人以賞心悅目的感覺，提高了集裝箱的商品價(jià)值和藝術(shù)價(jià)值。

(4) 涂裝工藝中焊縫噴砂可提高箱體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。集裝箱箱體焊縫噴砂工藝是防止焊縫應(yīng)力腐蝕的有效措施。集裝箱是用鋼材焊接而成的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，一只20呎標(biāo)準(zhǔn)箱有240 m長的電焊縫。電焊縫部位是極易銹蝕的。原因有三：(1)電焊工藝中形成的飛濺、焊渣、氣孔和咬邊等焊接缺陷是縫隙腐蝕的主要根源；(2)電焊過程中，焊縫區(qū)鋼材表面溫度高低不一，形成明顯的熱應(yīng)力腐蝕；(3)焊接總裝成箱時(shí)，集裝箱各部件的焊縫處形成結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中部位。

這些原因會(huì)使集裝箱焊縫在使用過程中發(fā)生疲勞腐蝕和應(yīng)力腐蝕，出現(xiàn)裂縫，甚至斷裂。為提高焊縫耐腐蝕能力和抗應(yīng)力斷裂的能力，除了清除飛濺、焊渣等外，在集裝箱涂裝工藝中專門設(shè)置焊縫噴砂工位。通過焊縫噴砂，使噴砂引入的殘余壓應(yīng)力與焊縫鋼材承受的交變應(yīng)力中的拉應(yīng)力在同一截面疊加后，使焊縫承受的最大拉應(yīng)力由表面移到次表面，疲勞裂紋也就不再萌生于表面，從而增強(qiáng)箱體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

3. 2 集裝箱涂裝工藝特點(diǎn)

涂裝不僅包括噴涂前鋼材表面預(yù)處理(包括拋丸、焊縫噴砂)、預(yù)涂、噴涂、烘干等系列過程，而且還包括與此相關(guān)的設(shè)備技術(shù)管理等系列措施。集裝箱涂裝工藝的特點(diǎn)體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

(1) 集裝箱涂裝必須適應(yīng)集裝箱制造流水線工藝要求。集裝箱制造是大批量、高效率的生產(chǎn)過程，目前我國大多數(shù)鋼質(zhì)集裝箱制造的工藝流程為：鋼材開卷、扎平—剪切—拋丸—噴車間底漆—烘干—冷加工、成型—部件組裝、焊接—總裝配、焊接—集裝箱焊縫噴砂—預(yù)涂底漆—噴底漆—流平、烘干—中層漆、內(nèi)面漆預(yù)涂—中層漆、內(nèi)面漆噴涂—流平及烘干—外面漆預(yù)涂—外面漆噴涂—流平、烘干—完工線裝配(包括鎖桿、門封條、木地板、通風(fēng)器等)—銘牌、密封膠、標(biāo)貼—箱底防銹涂料及水密試驗(yàn)—成品箱出線。從中可以看出，集裝箱制造中從拋丸除銹工藝到最后一道工藝箱底防銹涂料都是涂裝。涂裝不僅貫穿著集裝箱制造的始終，而且集裝箱涂裝要與整個(gè)集裝箱制造工藝過程相適應(yīng)。在流水線的涂裝工位上，如在焊縫噴砂，中層漆、面漆噴涂中超時(shí)工作或出了紕漏，就會(huì)造成生產(chǎn)節(jié)拍放慢或全線癱瘓。

(2) 集裝箱涂裝必須以集裝箱的結(jié)構(gòu)特性為基礎(chǔ)，這是保證集裝箱制造質(zhì)量的關(guān)鍵，如鋼板預(yù)處理的拋丸工藝。按國際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)規(guī)定，ISO標(biāo)準(zhǔn)集裝箱有其固定的額定值，即最大總質(zhì)量，也就是箱體自身質(zhì)量(一般為2 t)和最大裝載量(一般為28 t)之和。為了使箱體裝載量達(dá)到最大，應(yīng)使箱體自身量降到最小。所以構(gòu)成箱體的左右側(cè)板、前段板、門板等均由薄板構(gòu)成，一般只有1.6 ～ 2.0 mm厚，最厚的角柱為6.0 mm。按ICC型20呎(6 528 mm × 2 483 mm × 2 591 mm)為例，國際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)規(guī)定，箱體結(jié)構(gòu)的變形值必須小于2 mm。這對(duì)涂裝工藝中的預(yù)處理工位提出了十分高的要求。在拋丸器角度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、磨料類型、組成顆粒直徑、鋼板傳輸速度等諸多技術(shù)參數(shù)的確定中，稍有疏忽便會(huì)引起鋼板變形，無法焊接成箱，嚴(yán)重的會(huì)造成批量鋼板報(bào)廢，損失慘重。

又如波形角度。集裝箱業(yè)主對(duì)側(cè)板、頂板和前段板的波形角度的設(shè)計(jì)有不同的要求。箱業(yè)主為增加強(qiáng)度，全部采用深波形的鋼板結(jié)構(gòu)，波形角度在75°以上。自動(dòng)噴涂時(shí)，在確定噴涂流量的前提下，噴嘴的噴幅控制在20 ～ 25 cm范圍內(nèi)；手工噴涂時(shí)，工人的操作姿勢視鋼板的波形角度而改變，以此來保證波形板兩斜面上膜厚的均勻度。

還有箱底結(jié)構(gòu)。集裝箱底部有Z形、C形底橫梁、下衍材、門檻等鋼結(jié)構(gòu)部件，又有箱底木地板部位，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，且曬不到太陽。故極易滯留水分，引起腐蝕，并以應(yīng)力腐蝕為重。箱底結(jié)構(gòu)中的叉車槽，每裝貨一次就受到一次碰撞與摩擦，應(yīng)力腐蝕嚴(yán)重；箱底底面漆的噴涂又是自下向上進(jìn)行，操作難度高。正因?yàn)槿绱?，箱底涂裝質(zhì)量又是箱東和驗(yàn)箱師檢查的重點(diǎn)。為保證箱底膜厚質(zhì)量，在工藝技術(shù)上必須采取相應(yīng)的措施。如大部分箱廠在中層漆噴涂后，增設(shè)箱底漆預(yù)涂工位，對(duì)鋼底橫梁背面及端檻、門檻角落處實(shí)行預(yù)噴涂，效果明顯。

(3) 集裝箱涂裝技術(shù)的重點(diǎn)——環(huán)保。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，國際集裝箱標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)十分重視集裝箱綠色環(huán)保涂料的開發(fā)應(yīng)用，各集裝箱廠也加強(qiáng)了涂裝中三廢處理的力度。雖然目前仍使用溶劑型集裝箱涂料，但提高環(huán)境友好性是集裝箱涂裝工藝的發(fā)展方向。

首先，集裝箱涂裝技術(shù)必須適應(yīng)環(huán)保型涂料的應(yīng)用。目前，集裝箱涂料均系厚膜型有機(jī)涂料，其VOC (volatile organic compound)低、固體分含量高、觸變性能好，經(jīng)充分?jǐn)嚢?，可少加或不加稀釋劑。有的箱廠的無氣噴涂機(jī)中有加熱裝置，熱噴涂時(shí)不需加稀釋劑，一次噴涂即可達(dá)到規(guī)定膜厚的要求，相對(duì)減少了有機(jī)溶劑的揮發(fā)量，有利于環(huán)保和工人的身體健康。

其次，開發(fā)集裝箱水性涂料不僅是集裝箱涂料廠的責(zé)任，也是集裝箱涂裝技術(shù)的努力方向。

由于水性涂料的成膜特性、干燥性能都與溶劑型涂料有較大的差別，因此，要發(fā)展水性集裝箱涂料，關(guān)鍵在于發(fā)展水性集裝箱涂料的涂裝技術(shù)。目前，美國Graco、德國WIWA等公司已研制出水性涂料專用的高壓無氣噴涂機(jī)，為水性涂料的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

另外，水性涂料涂裝流水線中，流平、烘干設(shè)備和相應(yīng)技術(shù)條件的設(shè)定也是水性集裝箱涂料使用成功的關(guān)鍵。最近，中集南通箱廠已著手改造涂裝流水線，準(zhǔn)備試噴美國Valspar公司的水性集裝箱涂料。

再次，集裝箱涂裝環(huán)境及三廢處理設(shè)備的現(xiàn)代化是環(huán)保工作的保證。同船舶、鋼結(jié)構(gòu)涂裝不同，集裝箱涂裝工藝的各工位，如拋丸、焊縫噴砂、噴涂、烘干等均在專業(yè)的車間里進(jìn)行，亦配備系列的廢氣、廢水和廢渣處理裝置，箱廠技術(shù)部門出示的施工設(shè)計(jì)中，指令將這些設(shè)備的工作參數(shù)與技術(shù)指標(biāo)控制在規(guī)定范圍內(nèi)。這樣不僅有利于環(huán)保以及操作工人的身體健康，而且使自動(dòng)噴涂處于最佳環(huán)境條件中，保證了涂膜質(zhì)量。圖1為上海某貨柜公司B線噴涂室通風(fēng)示意圖。在正常工作時(shí)，其工作參數(shù)見表1。

圖1 面漆噴涂室的通風(fēng)設(shè)計(jì)Figure 1 Ventilation design of top coating spraying room

表1 面漆噴涂室工作參數(shù)Table 1 Work parameters for top coating spraying room

3. 3 集裝箱涂裝技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

與船舶、鋼結(jié)構(gòu)涂裝工藝相比，集裝箱涂裝工藝具有自動(dòng)化程度高、規(guī)范性強(qiáng)、發(fā)展迅速的特點(diǎn)。

3. 3. 1 表面處理

表面處理質(zhì)量是決定涂層質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為達(dá)到ISO 8501-1的清潔度Sa 2?、粗糙度R2= 35 ～ 50 μm，集裝箱涂裝流水線中，須采用預(yù)處理機(jī)對(duì)鋼材進(jìn)行拋丸處理。它不僅質(zhì)量穩(wěn)定，而且能耗低，每平米的價(jià)格只有噴砂的1/4。

3. 3. 2 車間底漆

同船舶鋼結(jié)構(gòu)涂裝相同，集裝箱的車間底漆有工序防銹作用。但集裝箱的環(huán)氧富鋅車間底漆無需進(jìn)行二次除銹，車間底漆成了防銹底漆的一部分。這對(duì)涂裝工藝節(jié)能、降耗、減排起了積極的作用。

3. 3. 3 涂裝工藝

集裝箱涂裝工藝先進(jìn)，自動(dòng)化程度高。以噴涂工藝為例，我國在20世紀(jì)80年代發(fā)展集裝箱制造業(yè)時(shí)，就對(duì)所有配套體系中的集裝箱涂料采用無氣噴涂法。根據(jù)不同的涂料類型，配備不同的高壓無氣噴涂機(jī)。如對(duì)鋅粉含量較高的環(huán)氧富鋅底漆配套 Graco BULLDOG33:1等富鋅涂料專用泵，以保證涂膜質(zhì)量，延長設(shè)備的使用壽命。

2000年后，各集裝箱制造廠紛紛改造涂裝流水線，增添相應(yīng)設(shè)備，先從單組分外面漆開始，逐步實(shí)現(xiàn)了環(huán)氧富鋅底漆、環(huán)氧中層漆、環(huán)氧內(nèi)面漆的自動(dòng)噴涂。自動(dòng)化噴涂效率達(dá)到85%以上。自動(dòng)噴涂有下列優(yōu)點(diǎn)：

(1) 自動(dòng)噴涂可保證涂膜質(zhì)量。集裝箱噴涂作業(yè)是繁重的手工勞動(dòng)，噴涂工人長期在有污染、易燃的環(huán)境中，不管工人如何熟練，總會(huì)因疲勞程度、健康狀況、人員調(diào)動(dòng)等因素而影響涂膜質(zhì)量。而自動(dòng)噴涂保證了噴涂作業(yè)的優(yōu)越條件，不僅涂膜外表美觀，而且厚度十分均勻。自動(dòng)噴涂形成的涂膜其厚度的標(biāo)準(zhǔn)偏差可小于10 μm。集裝箱配套涂料多為固體分高的厚膜型涂料，在自動(dòng)噴涂的條件下，可使較高黏度的涂料霧化，噴一次就可形成較厚的涂膜，不僅改善涂膜的美觀程度，而且提高了集裝箱涂膜的耐腐蝕性。

(2) 自動(dòng)噴涂可提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。自動(dòng)噴涂使噴涂工人擺脫了惡劣的工作環(huán)境，特別是內(nèi)面漆等，加快了生產(chǎn)速度，縮短并保證了生產(chǎn)節(jié)拍。

(3) 節(jié)約涂料。膜厚不均勻是涂料浪費(fèi)的主要因素。自動(dòng)噴涂后，涂膜均勻，涂料利用率明顯提高，減少了成本支出。

(4) 有利于環(huán)保。在自動(dòng)噴涂中，大多采用固體分高的涂料，加上集裝箱涂料加熱后黏度下降，噴涂時(shí)可少加或者不加稀釋劑，減少了有機(jī)溶劑的揮發(fā)，有利于保障操作工人的身體健康及環(huán)境保護(hù)。

2006年，上海中集洋山集裝箱廠在機(jī)械噴漆設(shè)備中采用了世界最先進(jìn)的液壓泵。它與無氣噴漆設(shè)備相比，具有涂料壓力穩(wěn)定、霧化充分的特點(diǎn)。另外，該廠又自行設(shè)計(jì)制造了自動(dòng)排噴裝置，使每道集裝漆噴涂時(shí)間縮短到1 min 28 s，內(nèi)外側(cè)同時(shí)噴涂，完成一只TEU的時(shí)間為4 min 24 s，單班制箱量可達(dá)200多只TEU。

目前，中集系統(tǒng)的“寶偉”、“南通”、“太倉”“平山”和“洋山”五個(gè)廠已完成了流水線的改造，在集裝箱自動(dòng)噴漆上又邁開了新的一步。中集東部廠和中集揚(yáng)州廠也在考慮改造事宜。這種新型流水線的構(gòu)思和設(shè)計(jì)思路一改過去集裝箱固定、噴涂設(shè)備移動(dòng)的模式，采用排噴設(shè)備固定、集裝箱行走的辦法，不僅省卻了箱位移動(dòng)停留時(shí)間，而且由于減少噴嘴的移動(dòng)，省去傳動(dòng)裝置，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，保證了涂膜的質(zhì)量。

4 結(jié)語

我國是世界第一制箱大國，擁有四大制箱集團(tuán)，近60個(gè)集裝箱制造廠，年產(chǎn)590 TEU。2009年受金融危機(jī)影響，制箱量跌入歷史最低谷。目前，世界上有96%的國際標(biāo)準(zhǔn)集裝箱涂料在中國制造，我國歷史最高年產(chǎn)量為38萬噸，主要由“中遠(yuǎn)關(guān)西”、“中涂化工”、“金剛化工”和“赫普涂料”四大涂料廠供應(yīng)。2010年，集裝箱涂料產(chǎn)量迅速回升，預(yù)計(jì)可達(dá)10 ～ 15萬噸。如今，集裝箱涂裝設(shè)備與涂裝技術(shù)相應(yīng)得到迅速發(fā)展，它們與集裝箱高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)特性、快節(jié)奏的集裝箱工藝流程及先進(jìn)的集裝箱涂料相適應(yīng)，涂裝技術(shù)居世界領(lǐng)先水平。

（連載完）

[ 編輯：韋鳳仙 ]

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

李敏風(fēng)（1944–），女，高級(jí)工程師，從事涂裝工作30年，發(fā)表論文、專著數(shù)十篇。現(xiàn)主要從事集裝箱和工業(yè)重防腐涂裝工作。

作者聯(lián)系方式：(Tel) 021–61001722-807。