集装箱用涂料的研究及涂装工艺

集装箱用涂料的研究及涂装工艺

陶志发1张晓璐2

1中铁铁龙集装箱物流股份有限公司辽宁大连116001；

2中车齐齐哈尔车辆有限公司黑龙江齐齐哈尔161002

摘要：集装箱制造业自19世纪70年代引入中国后，多年来一直快速发展。目前，世界上超过95%的新箱由中国制造。随着集装箱运输业的快速发展，集装箱物流运输设备越来越多地被海运业所采用。其中，中国生产的标准干货集装箱的销售十几年来一直位居世界。本文中对集装箱涂料以及涂装工艺进行了探讨。

关键词：集装箱；涂料；涂装工艺

1前言

随着集装箱产量的不断攀升，涂装过程中所挥发出的大量VOC严重影响环境质量。据统计，我国集装箱年产量约270万TEU，行业需求涂料30万t/a，集装箱溶剂型涂料中40%的成分为挥发性有机溶剂，除此以外，施工前还要加入20%左右的稀释剂以达到预期的施工效果。集装箱涂料是集装箱生产的重要原料之一。集装箱涂料涂装是集装箱制造技术的重要组成部分。与焊接技术一起，被认为是集装箱制造业的两大关键。集装箱涂料和涂装工艺的好坏将直接影响成品的质量，这一直是集装箱厂家关注的焦点。

2集装箱涂料的特性

集装箱是一种在内陆和海上来回运输的国际运输工具。因此，集装箱涂料不仅要经得起地球上任何恶劣气候条件的考验，而且要适应海上和陆地上的任何运输方式。因此，集装箱涂料必须具有以下特性：

（1）施工性能良好，车间底漆的干燥率适合钢板预处理线的施工要求，其它涂层厚度较厚，一次喷涂干膜厚度可达75μm，漆膜修复方便。

（2）具有耐候性、耐水性和耐高温性能的薄膜。一般来说，容器的温度范围是（40~+70℃。

（3）漆膜力学性能良好，耐磨损，抗冲击，3～5年内保持原有色泽。

（4）集装箱内涂层还应具有耐磨、耐水、耐腐蚀、耐油等特点。

3集装箱涂装工艺

3.1预喷涂

集装箱喷漆车间在进行底漆涂装前，首先要进行预喷涂，这是保证涂装质量的重要环节。按照常规工艺，喷涂后立即要求喷焊。集装箱的预喷部分主要有3个部分。

（1）焊缝。焊接两侧的钢结构采用电焊焊接。钢结构的热应力分布不均匀，内部电极电位不同，导致焊缝位置特别容易生锈，尤其是已除去车间漆膜的焊缝位置，容易生锈。

（2）二次锈蚀部位。经过喷砂处理二次锈蚀部位后，应立即喷涂底漆，防止生锈。

（3）箱体结构上的“死角”。主要是考虑涂料喷涂过程中，由于其结构原因存在死角，导致的无法使用无气喷涂，故而进行预涂。

3.2喷漆要点

喷涂应遵循“先上后下，先内后外，先难后易”的原则。喷枪应与被涂物表面保持水平距离，运动速度应匀速平稳，一般每分钟30米左右。喷嘴和工作面之间的距离是300（500毫米。面对上下横梁和角柱时，应从外向内喷涂，（如图1所示）以减少空枪现象。

（1）控制喷漆距离。喷涂距离是指喷嘴与表面之间的垂直距离，一般约为300（500毫米。喷涂距离对涂膜厚度和涂膜效果有影响。在相同条件下，涂层间距较近，涂层厚度较厚，涂层效率高。但喷涂距离太近，单位时间形成的涂膜太厚，容易产生“流挂”、“皱皮”等膜病。反之，喷涂距离远，涂膜薄，效率低。喷涂距离太远，则油漆分散，涂层效率差。另外，由于喷雾颗粒在大气中的运行时间长，稀释剂挥发，油漆表面粗糙甚至脱落。因此，保持喷涂距离不变是保证漆膜均匀厚度的重要因素之一。

喷涂时还须注意：喷枪必须垂直于涂层表面。喷枪运行时，必须保持平行，以保持喷涂距离恒定。如果喷枪是弧状运行，喷流距离变化，将使薄膜中央与两段有明显的差异。（如图2所示）此外，喷雾距离与雾的宽度密切相关。当喷枪速度和喷雾量不变时，喷雾距离逐渐增大，喷涂效果将出现近距离时，喷幅小，涂膜厚，距离远，喷幅大，最终导致漆膜不均匀，甚至“露底”。

（2）使喷雾雾幅重叠。由于喷涂图形的中间涂层厚且边缘较薄，喷涂必须相互重叠以保持薄膜厚度的均匀性，相邻的两条漆带覆盖约为50毫米。

（3）掌握喷枪移动速度。在集装箱喷涂过程中，为了使涂层达到规定的膜厚，有必要选择喷枪的流量和喷雾宽度。同时，控制薄膜厚度的关键是掌握喷枪的速度。在集装箱喷涂过程中，喷枪的速度一般控制在25至30米/每分钟，并且保持恒定，以保证喷涂膜厚的均匀性。

3.3漆膜的干燥

在集装箱喷涂完成之后，首先自然会干燥10到20分钟，这样可以使得油漆流平、溶剂挥发。然后进入干燥窑进行下一步干燥，干燥窑温度应控制在40（60℃，最高温度不应超过6o℃，烘干在目前集装箱涂装干燥的主要方式，其具备以下优点：

（1）提高了涂层的干燥速度，节省了时间，提高了效率，使涂层工艺满足快节奏集装箱生产线的需要。

（2）减少自然干燥所需的场所和设备在加热和固化的封闭环境中，减少涂层受到灰尘污染的机会，可以在一定程度上增强涂层的物理机械性能。

（3）减少有害溶剂挥发，提高环境卫生和环境保护水平。因为集装箱涂料在干燥过程中会挥发出来的大量的溶剂，所以要加强通风。

4集装箱涂装工艺的发展方向——使用水性涂料

集装箱制造行业作为涂料的重要应用领域，对涂料需求量巨大。之前，集装箱涂料绝大部分为溶剂型产品，经过多年的配方完善和改进，溶剂型集装箱涂料在箱体防护性、高节奏施工性及成本优势等方面已经完全适应现阶段对集装箱涂料的要求。但随着政府和社会对环境保护的重视，溶剂型集装箱涂料在施工过程中释放出的大量挥发性溶剂对环境的污染和破坏等问题也受到较多的关注。

水性集装箱涂料的应用将掀起一场集装箱涂料的环保革命。随着国家环保要求的不断提高，政府对VOC大于420g/L（含）的涂料征收4%环保税。在集装箱制造行业，水性涂料作为溶剂型涂料的替代产品将逐渐得到应用。

水性涂料的主要优点是：由水替代溶剂挥发到大气中，不会对环境、施工人员及箱厂周边居民造成危害，同时消除了使用溶剂型涂料带来的刺激性气味和易燃易爆的危险，改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂（占涂料）在10%～15%之间，对降低污染节省资源效果显著。水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；对材质表面适应性好，涂层附着力强。涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。

但水性涂料也存在一定的缺点：水性涂料在低温或冷冻的情况下，会出现破乳现象，并失去成膜性能。水性涂料的干燥固化，需要设置足够的烘干工位。水的蒸发热焓高于溶剂的，固化和干燥时间比溶剂型涂料长。水性涂料的施工和固化对环境湿度十分敏感。水性涂料的水处理难于溶剂型涂料。水性涂料中水分蒸发过程受环境湿度影响非常大，水性涂料原料成本、施工成本要高于溶剂型涂料。

水性涂料虽然存在诸多问题，但通过配方及涂装工艺和设备等几方面技术的不断提高，有些问题在工艺上得到防止，有些通过配方本身得到改善和提高。

5结束语

众所周知，集装箱生产是快节奏、大批量的流水线作业，在喷涂工艺中，用的有机溶剂会放出大量的溶剂废气。若废气处理设备不过关或设备故障，溶剂废气会排人大气，造成污染，危害环境和人体健康；另外过量的碳氢化合物也可能导致火灾和爆炸。因此，研究和开发水性集装箱涂料具有重大的现实意义和长远意义，是新世纪涂料的发展方向。

参考文献：

[1]孙娟.集装箱涂料的涂装及未来发展方向[J].科技创新与应用，2012（05）

[2]刘会成.集装箱行业新的涂装工艺的应用[J].现代涂料与涂装，2010（10）

[3]王成李建生邵琳.水性集装箱涂料应用探索之路[J].现代涂料与涂装，2017（10）

[4]王小刚马宁博武建斌等.铁路专用集装箱的涂装工艺设计[J].中国涂料，2014（07）