集装箱涂料的涂装及未来发展方向

1 前言
我国集装箱产业在诞生初期,生产厂家只有4 家,年生产能力不足4 万TEU,通过三十余年的发展,生产厂家已达到50 多家,年生产能力约580TEU,累计增长了145 倍。从1993 年至今我国创造了集装箱生产能力、种类规格、产销量三个世界第一。集装箱涂料是制造集装箱的重要原材料之一,集装箱涂料的涂装是集装箱制造工艺的重要一环,它与焊接工艺一起被视为集装箱制造的两大关键。集装箱涂料及其所采用的涂装工艺将直接影响成品箱的质量,一直倍受集装箱制造厂的重视。

2 集装箱涂料的特性、常用漆种及特点
集装箱是往返于内陆和海上的国际运输工具,因此,集装箱涂料不仅要经得起地球上任何一种苛刻的气候条件,还要适应海上和陆地上任何一种运输方式。集装箱涂料必须具备下列特性:
2.1 有良好的施工性能,车间底漆干燥速率适合钢板预处理线的施工作业要求,其他各种类型的涂料具有厚涂性,即一次喷涂干膜厚度能达到75μm 以上,漆膜修补方便。
2.2 漆膜具有良好的耐候性、耐水性、耐温变性。一般规定集装箱所承受的温度范围为-40℃~+70℃。
2.3 漆膜的机械性能良好,耐磨、耐震动,在3~5 年内可保持原来的色泽。
2.4 集装箱内侧涂料也应具备耐磨、耐水、耐腐蚀、耐油的特性。
集装箱涂装传统的涂料种类、主要特点及涂装部位见表1:

3 集装箱涂装工艺
目前,我厂生产的集装箱采用高压无气喷涂(简称无气喷涂)工艺,喷涂设备为GPQ12CB 型高压无气喷涂机,喷嘴型号为017-020型(流量1.7-2.0L/min)。
3.1 预喷涂:在集装箱涂装车间底漆之前,首先要进行预喷涂,它是保证涂装质量的一个重要环节。按常规的工艺流程,箱体焊缝喷砂后,需立即进行预喷涂。集装箱预喷涂的部位主要有以下3 处:
3.1.1 焊缝。焊缝两侧的钢材经过电焊组装,钢结构热应力分布不均匀,内部电极电位产生差异,导致焊缝部位特别容易锈蚀,尤其是已经除去车间底漆涂膜的焊缝部位,更易锈蚀。
3.1.2 二次锈蚀部位。对二次锈蚀部位进行喷砂处理后,应立即预喷上底漆,以防锈蚀。
3.1.3 箱体结构上的“死角”。由于集装箱涂料均采用无气喷涂,箱体结构上许多部位难以喷到。因此,对这些部位需要预涂。
3.2 喷漆要点
喷涂时应本着“先上后下、先内后外、先难后易”的原则,喷枪应与被涂物面保持在一个水平距离上,移动速度应均匀平稳,一般为30米/分钟左右。喷嘴与工作面距离300-500 毫米,遇到上、下侧梁和角柱时,要从外向内方向喷涂,以减少空枪现象(如附图一)。
3.2.1 控制喷漆距离。喷涂距离是指喷嘴与被涂装表面的垂直距离,一般在300~500mm 左右。喷涂距离将影响涂膜厚度与涂装效果。在同等条件下,距离近,则涂膜厚,涂装效率高。但喷涂距离过近,在单位时间形成的涂膜过厚,易产生“流挂”、“皱皮”等涂膜弊病;反之,喷涂距离远,涂膜薄,效率低。喷涂距离过远,则涂料飞散多,涂装效率差。另外,由于漆雾粒子在大气中运行时间长,稀释剂挥发较多,造成漆面粗糙,甚至失光。因此,喷涂距离保持恒定是确保涂膜厚度均匀一致的重要因素之一。
喷涂时还须注意:喷枪必须与被涂表面垂直;喷枪左右运行时,需保持平行,才能使喷涂距离恒定。如果喷枪呈弧状运行,喷距不断变化,会使涂膜中部与两端有明显的差异(如附图2)。另外,由于喷涂距离与雾幅的幅宽有密切关系,当喷枪运行速度与涂料喷出量不变时,喷涂距离由近及远逐渐增大,喷涂结果将是距离近时,喷幅小,涂膜厚;距离远时,喷幅大,最终涂膜不匀,甚至“露底”。

3.2.2 使喷雾雾幅重叠。由于喷雾图形中部涂膜较厚,边缘较薄,喷涂时,必须前后雾幅相互搭接,以保持箱体膜厚的均匀性,相邻两条漆带覆盖50 毫米左右。
3.2.3 掌握喷枪移动速度。在集装箱喷涂工艺中,为使涂料达到规定的膜厚,必须对喷枪的流量和喷幅做出选择,同时掌握喷枪移动速度是控制膜厚的关键,在集装箱喷涂工艺中喷枪移动速度一般控制在25-30 米/分钟左右,并保持恒定,以保证得到均匀的膜厚。
3.3 漆膜的干燥
集装箱喷涂完毕后先自然干燥10-20 分钟,以利于油漆流平及溶剂挥发。然后进干燥窑烘干,干燥窑温度应控制在40-60℃之间,最高温度不得高于60℃。烘干是现代集装箱涂装中主要的干燥方式,它具有下列优点:
3.3.1 能提高涂层的干燥速度,节约时间,提高效率,使涂装工艺符合快节奏集装箱制造流水线作业的需要。
3.3.2 减少自然干燥所必须的场地及设备在加热固化密闭环境中,降低涂层沾染灰尘的机会能在一定程度上增强涂层的物理机械性能。
3.3.3 减少有害溶剂的挥发,从而改善环境卫生,有利于环保。由于集装箱涂层在烘干过程中,有大量的溶剂挥发出来,因此须加强通风。

4 集装箱涂装工艺的发展方向———使用水性涂料
水性涂料是目前涂料市场上一种比较新型的涂料,很多人对于水性涂料并没有正确的认识,水性涂料相对于溶剂性油漆涂料,具有以下优、缺点:
优点:水性涂料以水作溶剂,节省大量资源;消除了施工时的火灾隐患;降低了对大气污染;仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂,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。
缺点:水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高,因水的表面张力大,污物易使涂膜产生缩孔;水性涂料对抗强机械作用力的分散稳定性差,输送管道内的流速急剧变化时,分散微粒被压缩成固态微粒,使涂膜产生麻点。要求输送管道形状良好,管壁无缺陷。水性涂料对涂装设备腐蚀性大,需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料,设备造价高。水性涂料对输送管道的腐蚀,金属溶解,使分散微粒析出,涂膜产生麻点,也需采用不锈钢管。水性涂料沸点高的有机助溶剂等在干燥时产生很多油烟,凝结后滴于涂膜表面影响外观。水性涂料涂膜耐水性差。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
自1962 年国际标准集装箱诞生以来,一直采用氯化橡胶防腐面漆,它防腐性能优异,柔韧性好,经得起集装箱使用中的碰撞和摩擦。但由于氯化橡胶树脂在制造过程中会放出CCL4,破坏大气臭气层。近10 年来,氯化橡胶集装箱油漆由丙烯酸面漆所取代。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,使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,溶剂废气会排入大气,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。

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