集裝箱環(huán)保原材料應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

李建生+王文博

經(jīng)過多年的快速發(fā)展，我國現(xiàn)已成為世界集裝箱制造大國。據(jù)公開資料顯示，我國集裝箱年產(chǎn)量至少為200萬TEU。制造集裝箱需要耗費大量鋼材、油漆、木材等資源，由此導(dǎo)致的資源問題日趨嚴重；與此同時，政府環(huán)保部門對集裝箱生產(chǎn)過程中造成的環(huán)境污染愈加重視?；诖?，近年來眾多集裝箱制造廠（以下簡稱箱廠）和原材料供應(yīng)商持續(xù)致力于開發(fā)新型綠色環(huán)保原材料，且目前已有一些環(huán)保原材料成功應(yīng)用于集裝箱生產(chǎn)，但這對整個龐大的集裝箱工業(yè)而言還遠遠不夠。本文在介紹集裝箱原材料應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合國家政策導(dǎo)向，分析集裝箱環(huán)保原材料未來發(fā)展趨勢，以期促進集裝箱工業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展。

1 集裝箱原材料應(yīng)用發(fā)展歷史

集裝箱原材料主要為鋼材、地板、涂料、鎖具和標志，其統(tǒng)稱為集裝箱五大原材料，其中，鎖具也是由鋼材制成的，但有專門的集裝箱鎖具供應(yīng)商。我國集裝箱制造業(yè)始于20世紀80年代，至今已有30多年的歷史。在這期間，集裝箱五大原材料并未發(fā)生重大變化，只有涂料和地板有些變化。涂料方面：2000年以前，箱廠一直以來均使用溶劑型三涂層配套體系；2000年以后，集裝箱外面漆大多由氯化橡膠類型改為相對環(huán)保的丙烯酸類型，另有極少數(shù)箱廠采用水性涂料噴涂集裝箱，但其未得以大批量應(yīng)用。地板方面：2000年以前，地板的主要原材料為產(chǎn)自東南亞熱帶的克隆木，但隨著當(dāng)?shù)卣畬ι仲Y源保護力度加大，可用的克隆木越來越少；自2000年以來，松樺木、桉木、硬雜木等速生林木相繼用作集裝箱地板原材料，但由于森林資源日益匱乏，目前竹制地板逐漸成為集裝箱地板的主流。此外，集裝箱一些次要原材料（如密封膠、底架漆等）也歷經(jīng)變化，主要體現(xiàn)為向綠色環(huán)保方向發(fā)展的趨勢。

近年來，經(jīng)過箱廠和原材料供應(yīng)商的共同努力以及在船公司和租箱公司的支持與配合下，越來越多的綠色環(huán)保原材料成功應(yīng)用于集裝箱制造業(yè)。

2 集裝箱環(huán)保原材料應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 水性涂料的應(yīng)用

2.1.1 傳統(tǒng)防腐油漆工藝存在的問題

耐候鋼是制造集裝箱的主要原材料之一，其厚度為1.6～6.0 mm。由于集裝箱的使用環(huán)境較為惡劣，極易因箱體發(fā)生腐蝕而導(dǎo)致集裝箱使用壽命縮短，所以，集裝箱防腐問題一直是業(yè)界關(guān)注的重點。目前，業(yè)界主要采用三涂層配套體系的溶劑型油漆對箱體進行防腐，即通過在集裝箱表面噴涂3層油漆（每層油漆對箱體起不同保護作用）來達到防腐目的。這套深層防腐油漆體系迄今已有幾十年的使用歷史，實踐證明其對箱體防腐非常有效，對延長集裝箱使用壽命起到關(guān)鍵作用。

傳統(tǒng)防腐油漆工藝存在以下缺點：（1）溶劑型油漆必須經(jīng)過稀釋劑（一種可揮發(fā)性有機物）的稀釋后才能噴涂施工，稀釋劑具有強烈的刺激性氣味，且含有苯類等致癌物質(zhì)；（2）箱體噴涂油漆后，必須經(jīng)過烘干或自然干燥，以確保稀釋劑從油漆中揮發(fā)出去，從而使箱體表面的油漆固化后形成干膜；（3）在油漆成膜過程中， 會有大量揮發(fā)性有機化合物排放到大氣中，對環(huán)境造成嚴重污染。

2.1.2 水性涂料替代方案

隨著政府對揮發(fā)性有機化合物排放量控制的日趨嚴格，箱廠和涂料供應(yīng)商甚至船公司開始致力于尋求新型環(huán)保涂料來代替目前的溶劑型涂料。水性涂料是目前傳統(tǒng)溶劑型涂料的最好替代品，其主要特點是用水作為溶劑來代替目前油性涂料中使用的有機溶劑，其優(yōu)點是作為溶劑的水揮發(fā)到大氣中不會對環(huán)境造成危害。同時，對箱廠而言，水性涂料是最簡單的替代方案，其原因為：水性涂料可以使用現(xiàn)有油性涂料的噴涂設(shè)備來施工，雖然水的揮發(fā)需要較長時間，但箱廠只須放慢生產(chǎn)節(jié)奏或適當(dāng)增加烘干工位即可解決此問題；此外，水性涂料噴涂設(shè)備清洗起來較為容易。

目前，應(yīng)用于集裝箱的水性涂料主要分為：（1）傳統(tǒng)溶劑型涂料供應(yīng)商在油性涂料配套體系基礎(chǔ)上開發(fā)的水性涂料；（2）由一家美國涂料供應(yīng)商提供的水性樹脂涂料解決方案。前者最大的特點是集裝箱表面涂料仍使用傳統(tǒng)的三涂層配套體系，涂料中含有鋅等重金屬，底漆、中間漆和內(nèi)面漆仍為雙組份類型（即油漆中須添加固化劑才可噴涂施工，且添加固化劑的油漆須在一定時間內(nèi)使用完畢，否則油漆會因固化而無法使用）；由于種種原因，目前此類水性涂料仍處于小批量試用階段，未能實現(xiàn)真正的批量應(yīng)用。后者采用雙涂層配套體系，集裝箱表面比傳統(tǒng)型配套體系少涂1層，并且涂料內(nèi)不含鋅等重金屬，其主要依靠全新的樹脂底漆（此種底漆在濕膜時呈現(xiàn)綠色，水揮發(fā)后變成異常堅固的黑色干膜附著在鋼材表面起到防腐作用）來防腐；此類水性涂料的底漆和面漆（無中間漆）均為單組份類型，噴涂之前無須添加固化劑，直接加水稀釋即可，相對于前者，這種新型水性樹脂涂料更易于噴涂施工。

中集集團位于大連的箱廠自2011年首次成功實現(xiàn)新型水性樹脂涂料的批量應(yīng)用以來，迄今已累計生產(chǎn)水性涂料集裝箱，并獲得一些國際船公司（如馬士基航運、達飛輪船等）的高度認可和大力支持。目前，噴涂新型水性樹脂涂料的集裝箱已投入世界各大主要航線運營，從現(xiàn)階段客戶的反饋情況來看，其防腐性能達到預(yù)期目標，未發(fā)現(xiàn)因涂料問題而導(dǎo)致箱體銹蝕的現(xiàn)象。集裝箱涂料的保質(zhì)期一般為5年，最早批量應(yīng)用的水性樹脂涂料將于2016年到期，如果屆時能順利通過保質(zhì)期，則可證明此類水性樹脂涂料應(yīng)用獲得成功。

遺憾的是，由于水性涂料的成本偏高以及箱廠需要改造現(xiàn)有部分油性涂料噴涂生產(chǎn)線，箱廠與其客戶難以在短期內(nèi)對此額外費用達成共識，導(dǎo)致新型水性樹脂涂料目前并未在其他箱廠推廣使用。但可喜的是，馬士基航運位于東莞的箱廠于2014年3月完成水性涂料噴涂線改造，并于2014年4月底開始批量使用新型水性樹脂涂料，迄今已生產(chǎn)水性涂料工藝集裝箱左右?？偠灾核酝苛系娜嫱茝V應(yīng)用還需要箱廠、涂料供應(yīng)商及船公司的共同努力；如果各國政府針對揮發(fā)性有機化合物排放標準立法，相信水性涂料的推廣會大大提速。

2.2 水性底架涂料和水性密封膠的應(yīng)用

2.2.1 水性底架涂料

目前集裝箱底架外面部分主要靠噴涂瀝青漆（干膜厚度約）來防腐。瀝青漆作為傳統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)防腐材料廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)；然而，作為石油的副產(chǎn)品，瀝青漆含有致癌物質(zhì)并伴有強烈刺激性氣味，在噴涂過程中會對環(huán)境和人體造成危害。近年來，瀝青漆供應(yīng)商一直致力于開發(fā)水性底架涂料來替代瀝青漆，現(xiàn)已有部分涂料供應(yīng)商開發(fā)出水性底架涂料產(chǎn)品，但其仍處于小批量試用階段，主要原因是：（1）客戶要求集裝箱底架部分油漆干膜厚度至少在以上，而水性底架涂料使用水作為溶劑，揮發(fā)速度相對較慢，無法在短時間內(nèi)形成干膜，這與箱廠的生產(chǎn)節(jié)奏不匹配；（2）噴涂后容易出現(xiàn)流掛、開裂、剝落等現(xiàn)象；（3）目前箱廠底架涂料的噴涂工藝和工位是按照傳統(tǒng)瀝青漆設(shè)計的，瀝青漆無須額外烘干即可快速干燥而形成客戶要求的干膜厚度，且由于底架涂料用量相對整箱涂料用量較少，基于成本考慮，現(xiàn)階段箱廠不可能大規(guī)模改造生產(chǎn)線或增加額外烘房來噴涂水性底架涂料。由此可見，水性底架涂料的未來研究方向應(yīng)該是如何改良產(chǎn)品以適應(yīng)箱廠的生產(chǎn)節(jié)奏。

2.2.2 水性密封膠

集裝箱所用傳統(tǒng)密封膠主要分為氯丁膠（用在箱內(nèi)）和丁基膠（用在箱內(nèi)與貨物不接觸的地方），其均為溶劑型密封膠，缺點是會產(chǎn)生強烈氣味，導(dǎo)致關(guān)箱門后箱內(nèi)氣味無法揮發(fā)，影響貨物安全性。密封膠供應(yīng)商已于2011年左右成功開發(fā)出水性密封膠并批量應(yīng)用于集裝箱制造工業(yè)，目前幾乎所有箱廠均使用水性密封膠作為箱內(nèi)密封膠。與傳統(tǒng)溶劑型密封膠相比，水性密封膠具有環(huán)保、無味的優(yōu)點，獲得箱廠及其客戶的一致好評。

2.3 環(huán)保地板的應(yīng)用

集裝箱地板一般為28 mm厚的膠合板，由19～21層單板粘接而成。集裝箱地板的主要原材料為木材：20英尺集裝箱單箱所用木材約3，40英尺集裝箱單箱所用木材約3，按我國年產(chǎn)集裝箱500萬TEU來看，全年木材消耗量十分驚人。隨著各國政府對森林資源的立法進一步加強，木材資源開采被限制，根本無法滿足集裝箱地板生產(chǎn)的需求。

目前，竹制環(huán)保地板正逐漸用于集裝箱生產(chǎn)。竹子資源豐富且成長周期較短，適于作為集裝箱地板原材料的短期替代品；但用竹子加工集裝箱地板的效率較低，因為竹子中空的特點決定其不能像傳統(tǒng)原木那樣快速刨削加工，從而無法滿足集裝箱制造行業(yè)龐大的地板原材料需求。集裝箱地板供應(yīng)商一直致力于尋找其他替代材料（如塑料高分子材料等）用于制造集裝箱地板，現(xiàn)已有部分供應(yīng)商將塑料地板小批量試用于集裝箱生產(chǎn)，但由于成本（相較于木制和竹制地板，塑料地板的成本較高）、工藝等方面的原因，目前塑料地板還未批量應(yīng)用。

另一種集裝箱地板原材料的替代品是鋼材，即使用鋼制地板，但這會導(dǎo)致集裝箱凈重和成本增加（集裝箱凈重增加意味著其載貨量減少），加之目前箱廠生產(chǎn)線的布置無法滿足鋼制地板的生產(chǎn)要求（若采用鋼制地板，集裝箱生產(chǎn)效率會大幅降低），從長遠來看，鋼制地板并不是木地板的最佳替代品。

3 集裝箱環(huán)保原材料未來發(fā)展方向

綜上所述，目前用于集裝箱生產(chǎn)的環(huán)保原材料尚未真正進入批量應(yīng)用階段。未來，箱用涂料、底架涂料和密封膠等集裝箱原材料將向水性化方向發(fā)展，以徹底解決目前集裝箱生產(chǎn)過程中揮發(fā)性有機化合物排放的問題；集裝箱地板將向可循環(huán)利用的塑料或高分子材料方向發(fā)展，以徹底擺脫集裝箱地板生產(chǎn)對木材的依賴。

總之，目前集裝箱原材料的應(yīng)用發(fā)展正處于轉(zhuǎn)型時期，孕育著巨大的市場機遇。集裝箱環(huán)保原材料的應(yīng)用和發(fā)展需要箱廠、原材料供應(yīng)商、船公司等的密切配合，各相關(guān)方應(yīng)摒棄短期利益，達成共識，共同承擔(dān)社會責(zé)任。當(dāng)然，政府在其中也扮演著極為重要的角色，其可通過相關(guān)立法，加強對集裝箱生產(chǎn)過程中環(huán)境污染的控制，從而促進集裝箱環(huán)保原材料的推廣應(yīng)用。

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2014-08-27）