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1、集装箱涂装技术的特点李敏风（上海斐然国际贸易有限公司 200136）关键词:集装箱、涂装工艺、涂装技术特点摘要：1、集装箱处于恶劣的腐蚀环境中；2、集装箱配套涂料是高质量的重防腐涂料；3、集装箱制造工艺流程；4、集装箱涂装技术的重要性和它的四个特点；适应集装箱制造工艺流水线；以集装箱结构特性为基础；环保、安全卫生是涂装技术的重点；喷漆前表面处理质量是涂装技术的关键。集装箱是国际性运输和物流的专用工具，绝大部分为钢质结构。集装箱在使用中，要经得起地球上各种苛刻环境条件的考验：从赤道到寒带-40+70的温度变幅；风吹雨淋和强烈紫外线的辐射；高盐份海洋大气的侵蚀和海水冲击；城市、工业大气中SO2、H
2、2S、CO2等气体和尘埃、杂质的腐蚀等等。同时还需适应海上、陆上任何一种运输方式，如轮船、火车、汽车等。并经得起不规范搬运作业中的磨擦和冲撞，所以集装箱钢结构的腐蚀是最严重的。为保证集装箱的使用价值，按国际惯例，各集装箱业主对集装箱的涂膜有一质量保证条款。集装箱制造厂和涂料商应向箱业主提供保证。保证在5年内集装箱涂膜锈蚀、剥落的面积不大于整个涂膜面积的10%。若超过10%，则应分清原因，由涂料厂或集装箱制造厂负责分批或整箱重喷，或作相应的赔偿，其中锈蚀的程度是以超过欧洲锈蚀等级Re3级为标准的。但正常使用中机械损伤和遇酸遇碱引起的腐蚀不属此保证范围。保证期是从各国船级社接受集装箱，并签发证书之
3、时起计算的，并将上述内容引入集装箱技术说明书及订货合同中。长期以来，各国集装箱业主为达到此目的，采取了一系列的措施：1、 选择最佳的集装箱涂料和配套以前，为确保集装箱涂料的质量，国际集装箱标准化对集装箱涂料的鉴定和检测有一统一的规定，必须按美国材料检测标准和测试方法，通过Konstandt实验室公司8个项目的13种试验，总评分超过120分（满分130分），由该实验室公司出具合格证书后，这种集装箱涂料才能用于ISO标准集装箱的制造，所有涂料公司和集装箱厂必须遵守这一规定（见表一）。表一、美国Konstandt实验室对集装箱漆测试项目及评分法序项 目要 求满 分1耐磨性（磨损指数）15102耐腐蚀
4、性（5%NaCl盐水喷雾600h）平均腐蚀/级平均起泡/级101010103加速曝晒试验（600h）颜色变化/单位光泽变化/%2.0010104柔韧性(12.7cm轴棒180弯曲)原来加速曝晒后无裂纹无裂纹10105对底材的附着力(划格法DIN53151)原来加速曝晒后不脱落不脱落6耐盐水(浸于5%NaCl是168h25无变化107冲击强度/(Ncm)原来加速曝晒后6.786.7810108硬度(铅笔耐划性)4H10评定为满分时以10分计耐磨性检测方法:ASTM 1044,1000r/min,250g,CS10号轮.耐腐蚀性检测方法:暴露ASTM B 117；评价ASTM D 1654。检测方
5、法：曝晒ASTM E 42。至今，集装箱内侧的环氧面漆是必须取得F、D、A（美国食品卫生检测局）的认可证书。在涂料配套中，均采用环氧富锌底漆（包括车间底漆），按集装箱不同部位的使用特征，配套不同的中层漆和面漆。常规的涂料配套见表二。配套中均为厚膜型涂料，对钢结构防腐性能极佳。2、 选材不同钢材有不同的防腐蚀能力。近期，在集装箱的顶板、门板上设计指定采用高强度候钢，如corten钢、宝钢B480等，以提高钢材的耐腐蚀能力。在国际标准的冷藏箱上，甚至用上了不锈钢。表二、常规的集装箱涂料配套部 位涂 料 名 称规定膜厚m备 注合 计外侧环氧富锌底漆40130其中包括车间底漆15m环氧磷酸锌中层漆50
6、丙烯酸面漆40内侧环氧富锌底漆30100其中包括车间底漆15m环氧磷酸锌中层漆30不氧面漆40箱底钢结构环氧富锌底漆50200250箱底专用漆150200分沥青漆、半腊型沥青漆、全脂型箱底漆三种木地板1502001502003、合理的结构设计集装箱合理的结构设计是防腐蚀控制的重要一环。目前，在集装箱行业的结构设计中加强了从钢结构形状、防止电偶腐蚀和应力腐蚀；避免缝隙及死角、减少磨损腐蚀等诸方面，着手进行防腐蚀控制，它是最经济、最有效的措施。4、 先进的涂装技术三分涂料、七分涂装。涂装工艺是集装箱制造中的关键。我国从1981年起开始发展集装箱制造业时，它就与电焊工艺一起，被称为集装箱制造的两大支
7、柱。近几年来，随着集装箱制造业的发展，我国已成为世界第一制箱大国，总制箱量达到210万TEU，涂装工艺技术越来越得到箱业主等各方面的高度重视。与船舶、钢结构涂装技术相比，集装箱涂装技术更规范、更先进，具有几个特点。一、 适应集装箱制造工艺流水线：目前，我国大多数钢质集装箱制造的工艺流程为：钢材开卷、轧平抛丸烘干喷车间底漆冷加工、成型总装配、焊接整箱焊缝喷砂预涂底漆中层漆内面喷涂中层漆、内面漆预涂流平及烘干流平、烘干完工线装配（包括锁杆、门封条、木底板、通风器等）箱底沥青漆及水密试验铭牌、密封胶、标贴成品箱出线剪切部件组装、焊接喷底漆流平、烘干外面漆预涂外面漆喷涂从中可以看出：集装箱制造第一道工
8、艺和最后一道工艺都是涂装，它不仅贯穿着集装箱制造的始终，而且集装箱涂装要与整个集装箱制造工艺过程相适应。众所周知，集装箱制造是大批量、高效率的生产过程。在流水线的每一个工位上，只有七到八分钟时间，就要完成一个20呎集装箱的操作量。如在焊缝喷砂、中层漆、面漆喷涂中超时工或出了疵漏，就会造成生产节拍放慢或全线瘫痪。以喷漆为例，无论自动喷漆，无论手工喷漆，必须达到下列目的：1、 符合生产节拍，7-8分钟里完成喷漆；2、 一次喷漆的厚度必须达到规定膜厚的要求，且膜厚均匀；集装箱涂料稀释混合比例活化时间无气喷漆法稀释比例漆料加热温度搅拌时间稀释剂类型自动喷漆装置移动速度工作技术参数类型选择最大排量压缩比
9、无气喷漆法喷漆压力温度与湿度调节流量喷漆室环境条件喷幅喷嘴送排风装置凝漆剂风速工作区气压漆雾处理装置空气流速通风量水池水量熟化时间双组分涂料喷 漆 技 术 参 数3、 涂层外观光滑平整，无针孔、气泡、流挂、粗糙等漆膜弊病出现。其中涉及到的涂装技术参数有：由于不同集装箱东对各部分的膜厚要求各不相同；集装箱涂料生产厂家不同，涂料的施工条件也不相同，因此，在每批集装箱付制时，箱厂的涂装工艺设计书上必须作出详细规定，工作量极大。二、 以集装箱结构特性为基础：集装箱涂装技术必须以集装箱结构特性为基础，这也是保证集装箱制造质量的关键。现举三例加以说明。1、 钢板预处理的抛丸工艺：按国际集装箱标准化委员会规
10、定，ISO标准集装箱有其固定的额定值，集装箱的额定值就是它的最大总质量，也就是箱体自身重量和最大装载量之和。为了使箱体装载量达到最多，应使箱体自身质量为最小，所以构成箱体的左右侧板、前端板、门板等均由薄板构成，有的钢板侧板只有1.62.0mm厚，这对钢板预处理机的抛丸技术提出了十分高的要求。在抛丸器角度、运转速度、磨料类型、组成颗粒直径、钢板传输速度等等众多技术参数确定中，稍有疏忽，会引起钢板变形。无法焊接成箱，严重的会造成批量钢板报废，损失惨重。2、 波形板角度不同集装箱业主对侧板、顶板和前端板的波形角度的设计有不同的要求，有的箱业主为增加强度采用深波形的钢板结构，波形角度在75以上。自动喷
11、漆时，在确定喷涂流量的前提下，喷嘴的喷幅控制在2025cm范围内；手工喷漆时工人的操作姿势应有改变；以此来保证波形板两斜面上膜厚的均匀度。3、 箱底结构集装箱箱底部Z型、C型底横、下衍材、门槛等钢结构部件；又有箱底木地板部分；结构十分复杂又晒不到太阳，极易滞留水份，引起腐蚀；箱底结构中的叉车槽，每装高一次就受到一次碰撞与磨擦，应力腐蚀严重；箱底面漆的喷涂又是自下向上进行，操作难度高，正因为如此，箱底涂装质量又是箱东和验箱师检查的重点。为保证箱底膜厚质量，在工艺技术上必须采取三条措施：用刷涂法，加强对无气喷涂无法喷到的死角和缝隙处等处的底面漆预涂装；选择合适的无气喷漆机，压缩比大于55：1，喷漆
12、压力大于20.0MPa；箱底专用面漆（如Tectyl）121B在无气喷漆时喷嘴孔径为0.91.2mm，流量为50006000cc/min喷幅在25cm左右。三、 环保、安全、卫生是集装箱涂装技术的重点：随着科学技术的发展，国内外均十分重视集装箱涂料和涂装中的环保及安全卫生工作。主要体现在：1、集装箱涂料均系厚膜型涂料，VOC低，触变性能好，经充分搅拌，可少加或不加稀释剂，有的箱厂的无气喷漆机中，有加热装置，热喷涂时，亦不需加稀释剂；一次喷涂即可达到规定膜厚的要求，相对减少了有机溶剂的挥发量，有利于环保和工人身体健康。2、近十年来，所有集装箱箱业主已将传统的氯化橡胶面漆改为丙烯酸面漆。因为氯化橡
13、胶漆在制造过程中会放出CCL4，破坏大气臭氧层。同样，含有苯丙比的箱底沥青漆也退出了历史舞台，取而代之的是全腊型的面漆如Tectyl121B等，用于箱底钢结构和木地板的防腐。3、涂装环境及三度处理设备的现代化：同船舶、钢结构涂装不同，集装箱涂装工艺的各工位，如抛丸、焊缝喷砂、喷漆、烘干等均在专用的车间里进行，亦配备系列的废气、废水、废渣处理装置，箱厂技术部门出具的施工设计中，指令将这些设备的工作参数与技术指标控制在规定范围内。下图为上海宝山太平货柜公司B线喷漆房通风示意图。图一、面漆喷漆室通风示意图在正常工作时，它的工作参数见表三。表三、面漆喷漆室工作参数项 目参 数项 目参 数通风量1800
14、00m3/h室温（冬季）2025工作区域气压0.982.94Pa湿度（冬季）65%空气流速0.5m/s漆雾处理率98%这样不仅有利于环保，有利于操作工人的身体健康；而且使自动喷漆处于最佳环境条件中，保证了漆膜质量。四、 喷漆前表面处理的质量是集装箱涂装技术的关键：早在20年前,日本曾研究过影响涂膜质量和寿命的各种因素,并得出如表四所示的结论。表四、影响涂膜质量的因素序号主要因素影响程度/%1表面处理质量502涂装道数203同一系列的涂料品种54涂装技术及环境等25由此可见，喷漆前表面处理质量对涂膜寿命（即防腐蚀效果）的影响最大，它是影响涂膜保护性能的最主要因素。表面处理质量控制是确保集装箱保护
15、性能最关键的环节。集装箱表面处理技术包括四个方面：1、 钢板表面原始锈蚀状态的调查：对照国际标准ISO8501-1中，钢板表面原始锈蚀程度的A、B、C、D四个等级的典型照片，认真目视比较等级。按集装箱制造的规范，D级钢板是不能使用的。C级钢板也不充许在门板、侧板、前端板等部位使用。2、 焊缝处理技术集装箱是用各种钢构件和波形极焊接而成的。据统计，一只20呎钢质集装箱，焊缝长达250m。焊接后，焊缝两侧的车间底漆严重烧损，形成较多的“飞溅”“焊渣”“焊瘤”；高温焊接时的热应力腐蚀等；使集装箱焊缝部位极易锈蚀。这就是加强焊缝表面处理技术的理由。 焊缝处理技术包括：用手动或风动工具去除“飞溅”“焊瘤
16、”，打磨高出规定焊缝mm部位。焊缝喷砂。焊缝喷砂宽度应在610CM。主要目的是有效地改善和提高焊缝部位的抗疲劳和应力腐蚀断裂的能力。3、 清洁度全世界所有集装箱东对喷漆前钢材表面处理清洁度要求为ISO8501-1的Sa2.5级。它的文字定义为：非常彻底的喷射或抛射除锈，钢材表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆层等附着物。任何残留的痕迹应仅是点状或条纹状的轻微色斑。涉及的技术参数有：喷砂机（磨料速度）表 面 处 理 清 洁 度转速电机功率叶片有效宽度粒度钢板传速速度焊缝喷砂尘粒分离器工作状态清洁度喷嘴磨料循环量结构（文丘里）功率内衬材质孔径磨料工人责任性除尘装置运行状态有效压力粒度额定消
17、耗量压缩空气清洁度无油无水（抛丸量）安装角度抛丸数量叶盘直径抛丸器磨料4、 粗糙度：在集装箱钢板预处理中：抛丸、喷砂后钢材表面粗糙度RZ=3550m。RZ又称喷砂粗糙度，是指峰谷值高度平均值。与船舶涂装和钢结构涂装相比，集装箱表面处理粗糙度小得多，这是因为制造集装箱用的钢板较厚均为1.64.5mm的溥板；加上集装箱外侧的规定膜厚为110130m，在涂装技术中早有“涂层厚度应为粗糙度最大值的三倍”的说法。集装箱涂装中粗糙度与规定膜厚的关系，符合这一说法。粗糙度太大、太小对涂层质量不利。在集装箱制造业中，测定粗糙度主要是用ISO8501-1的比较样板法。“S”、“G”板分别用以评定丸粒磨料和砂粒磨
18、料喷射后的表面粗糙度。也可以用带探针和千分表的ELCOMETER粗糙度测量仪，不过选点要有代表性，测点要多，以保证测量值的准确性。在抛丸、喷砂工艺中，决定粗糙度大小的主要因素是磨料粗细，通过磨料粒度的选择和合理的配比，可得到合适的粗糙度。表五为上海宝山太平货柜公司磨料颗粒厚及组合表。表五、集装箱抛丸及焊缝喷砂磨料颗粒度及组合工位磨料抛 丸焊 缝形 状磨料型号比例磨料型号比例棱角钢砂G2555%G1855%多角状钢丸S28035%S35035%球形钢丝切段直径0.6mm长度0.8mm调节直径0.8mm长度1.0mm调节圆柱体值得一提的是，包括硬度在内的磨料技术指标也会影响抛丸与喷砂的粗糙度，生产
19、中应严格掌握，在规定范围内。见表六。表六、磨料的技术指标磨料指标钢 丸棱 角 钢 砂钢 丝 切 段硬度HRC465148524652醇比重计测最小比重 7.4 7.6 7.5化学成份C:0.85% S:0.05% P:0.055微观结构X400退火马氏体钢和具氏体钢排列致密、规则参 考 文 献1、 涂装技术实用手册 叶源祥、潘肇基主编北京：机械工业出版社 1998年2、 工业涂料与涂装技术丛书 船舶涂料与涂装技术 汪国平编著北京：化学工业出版社 1998年3、 工业涂料与涂装技术丛书集装箱涂料与涂装技术 李敏风编著 北京： 化学工业出版社 2002年4、 涂料防腐蚀技术丛书防腐蚀涂料涂装和质量控制 庞启财编著 北京： 化学工业出版社 2003年5、 防腐蚀表面工程技术 李金桂、吴再思等编著 北京： 化学工业出版社 2003年
