集装箱涂装水性涂料应用

自20世纪80年代在我国创建以来，集装箱制造业经过了30多年的发展，已经成为成熟的产业，每年有250万～300万TEU的新造集装箱的需求量，需要涂料量为18万～22万吨，基本上以溶剂型涂料为主，约为95%左右。而传统的工业涂料含有大量的有机溶剂，溶剂在施工和干燥的过程中大都挥发出来，这不仅严重污染了环境和危害了人类健康，同时还对资源造成的极大浪费。据资料显示，钢铁制品及其设施在涂装过程中挥发掉的VOC总量约占全球VOC总量的20%～25%，已经成为大气的主要污染源之一。

①水性环氧富锌涂料
由于锌粉的存在，水性环氧富锌涂料可有效地对箱体进行阴极保护，延缓箱体腐蚀进度，防止因磕碰引起的漆膜脱落，因此该体系得到了箱东的一致认可。

水性环氧富锌涂料，主要成分包括环氧树脂、固化剂、锌粉及各种助剂，活泼金属锌粉可与水发生化学反应，因此在有锌粉存在的组分中，不可以含有水分，而环氧涂料中的环氧树脂和固化剂也不可以在一个组分中，因此设计配方时有2种思路（锌粉与环氧树脂在一个组分中；锌粉与胺类固化剂在一个组分中）。

因水性环氧富锌涂料是给箱体提供防腐的主要涂层，因此该产品的防腐性能、机械性能为配方设计要点，同时要重点兼顾施工性能。

②水性内面漆
目前水性内面漆主要的配方体系有:水性环氧内面漆、水性丙烯酸环氧内面漆2种。

水性环氧内面漆：该体系是原溶剂型体系内面漆水性化的方案，主要组分为水性环氧乳液、水性环氧固化剂、防锈填料、颜料、功能填料等组成。考虑到体系的稳定性，一般采用自乳化的环氧乳液，但目前看来国内企业生产的树脂大部分有一定提升空间。

水性固化剂方面，目前各家涂料供应商差别非常大，但从防腐角度考虑，水溶性非常优异、反应活性较低的固化剂不适合用于水性集装箱涂料内面漆。因亲水基团的引入，在同等条件下水性涂料防腐性能没有溶剂型的好。

水性丙烯酸环氧内面漆：该体系一般选用特种丙烯酸树脂作为主体树脂，再引入液体环氧进行杂化。该配方体系的优势为成本相对较低，但考虑防腐的因素，目前占市场80%以上份额的主流涂料供应商，没有选择该体系。

③水性中间漆
水性中间漆主要的配方体系有：水性环氧中间漆、水性丙烯环氧中间漆、水性丙烯酸中间漆3种。

水性环氧中间漆、水性丙烯酸环氧中间漆配方设计思路与水性内面漆类似。而水性丙烯酸中间漆的主体树脂为高相对分子质量的丙烯酸乳液，因丙烯酸乳液与环氧乳液成本差异巨大，该配方体系的成本优势明显，但随着国产环氧乳液性能的提升，成本优势有降低的趋势。

④丙烯酸面漆
水性丙烯酸面漆因丙烯酸乳液单体的不同，主要分为纯丙乳液、硅丙乳液和苯丙乳液。

水性丙烯酸面漆主要是赋予漆膜优良的外观、较高的耐候性及耐水性等性能。硅丙乳液的耐候性、耐水性及耐沾污性都优于其他2种乳液，但因硅烷等引入，成本较高；相对而言，纯丙乳液的性能和成本较均衡，目前应用最多；苯丙乳液耐候性稍差，但成本优势明显。

丙烯酸面漆除乳液组分外，颜料也是重要的组分之一。从环保角度看，目前使用的颜料都为无重金属的产品，但部分颜料稳定存在对pH有一定的要求，因此配方设计时需对各个颜料pH需求进行确认并处理。

2.性能要求及相关标准

因内外配套体系不同，测试流程方法也有差异，具体流程如下图所示。

集装箱涂装体系的IICL测试步骤

③针孔、暗泡因为乳化剂等表面活性剂的影响，水性涂料更容易产生气泡，成膜后的表现即为针孔、暗泡;当针孔、暗泡严重到一定程度后，呈现蜂窝状，将严重影响涂层的防腐性能，特别是穿透性针孔极易产生点锈。目前主要的处理方式是依靠添加助剂来实现，从而使涂料的成本有较大提高。

④初期耐水性
主要包括箱外初期耐水性和箱内泼水实验2个方面。其中箱外初期耐水性主要针对集装箱下线后天气持续下雨的情况，对漆膜的干燥性、初期交联密度、漆膜水溶性物质含量等提出较高要求;箱内泼水实验，考察的是箱内是否有露底情况、是否有穿透性针孔及漆膜初期干燥性能。

3.施工工艺介绍

“三分涂料，七分施工”，没有良好施工性的水性涂料，即使防腐性能非常优异也不会被市场所接收，对水性集装箱涂料来说，尤为如此。
溶剂型集装箱涂料转为水性集装箱涂料，最大的变化为:三喷一烘变为三喷三烘，同时由于水性涂料对施工的温度、湿度、风速等要求都较高，因此整体喷涂线的布局变化较大。典型的涂装线布局（有时可根据实际情况调整涂装工位顺序）是:车间打砂、底漆涂装和烘烤→（成型、部装、总装）→（二次打砂、除油）→预热和预涂底漆→水性环氧富锌底漆涂装→底漆流平→底漆烘房→冷却→中间漆和内面漆涂装→流平→中间漆烘房→冷却→面漆涂装→冷却→线上修补→面漆烘房→冷却→（木地板铺放和完工工位）→底架漆涂装→流平→底架漆烘干→冷却→完工检查。

各个工位容易遇到的问题如下。

①预热和冷却工位
主要是为了在喷涂前保证箱体温度不可以太高或太低，如超过40℃喷涂，极易发生粗糙等问题，如低于15℃，又极易发生流挂等问题。

②流平工位
可以使涂装后的湿膜部分水分挥发，避免直接进入烘房高温加热。因此为保证部分水分的挥发，该工位需要保证一定的风速和温度，风速和温度过低或过高都极易产生气泡、针孔、流挂等漆病。

③烘房工位
烘房温度最好为梯度升高模式，最优的方式为设置低、高温烘房，避免刚施工完水性涂料直接进入高温烘房，出现漆膜被烤焦、内部产生蜂窝状针孔等漆病;同时建议烘房中出风口平行于箱体侧表面，避免直吹侧板引起局部过热和过快的干燥。

④涂装工位
因水性涂料雾化没有溶剂型涂料好，因此需要选择小口径枪嘴，喷涂压力需要适当提高，同时喷涂枪距控制在35cm以上，否则漆膜极易产生针孔、暗泡等漆病，从而对防腐产生负面影响。

4.水性集装箱涂料存在的主要问题
①原材料供应的问题
树脂、助剂等高附加值的原材料主要是由国外大公司供应，这是因为国际大公司在水性涂料技术方面有几十年的技术积累，都有一定应用经验，但这也给国内各个技术型企业提供了一个“天高任鸟飞”的市场环境。

②能耗高的问题
与原溶剂型体系的三喷一烘及快干稀释剂使用相比，水性体系只能通过外部加热耗能的方式调节温湿度。但随着国家清洁能源的进一步推广，低VOC排放的水性涂料应用前景更加广阔。

③水处理的问题
因为水性涂料含有一定量的水溶性物质，因此水性喷涂工艺的废水比溶剂型工艺的废水更难处理。但相对来说，集装箱涂料涂装集中度非常高，可以对污水进行集中处理。

④漆病的控制问题
因水性涂料对温度、湿度、枪嘴磨损程度等都比较敏感，随着气温的变化若没有及时调整调漆工序，极易发生粗糙和流挂现象。但目前来看，主流的水性集装箱涂料供应商都摸索出了一套现场控制的手段，可对相关问题进行预测，防止发生批量问题，造成较大损失。