南方中集“水性化涂料改造”啟示

陳小芳++張嘉妮

近年來(lái)，國(guó)家高度重視VOCs污染防治工作，相繼頒布了一系列VOCs污染防治文件。中國(guó)集裝箱行業(yè)主動(dòng)配合國(guó)家環(huán)保新政，于2016年3月簽訂了《中國(guó)集裝箱行業(yè)協(xié)會(huì)VOCs治理自律公約》，以行業(yè)自律公約方式，在全國(guó)分區(qū)限時(shí)，統(tǒng)一推行新型水性環(huán)保涂料，確保全行業(yè)在2017年底前實(shí)現(xiàn)VOCs的大幅減排。

目前，深圳南方中集東部物流裝備制造有限公司（以下簡(jiǎn)稱“南方中集”）等已率先完成水性化改造，取得較好的減排效果。南方中集水性化改造對(duì)國(guó)內(nèi)其他集裝箱制造企業(yè)乃至表面涂裝企業(yè)開(kāi)展水性化改造工作具有重要的借鑒意義。

南方中集VOCs控制任務(wù)艱巨

深圳南方中集東部物流裝備制造有限公司，于1982年建成投產(chǎn)，現(xiàn)占地約42萬(wàn)平方米，是中國(guó)國(guó)際海運(yùn)集裝箱（集團(tuán)）股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中集集團(tuán)”）全資子公司，主要從事集裝箱的制造、修理，及各類相關(guān)機(jī)械零部件、鋼結(jié)構(gòu)件和設(shè)備的加工制造。其所屬的中集集團(tuán)為全球規(guī)模最大、品種最齊全的集裝箱制造集團(tuán)，中集集團(tuán)市場(chǎng)份額約占全球集裝箱市場(chǎng)的一半。

如此大規(guī)模的集裝箱生產(chǎn)量，南方中集要控制VOCs的排放，任務(wù)很艱巨。

同行業(yè)其他集裝箱制造企業(yè)一樣，南方中集集裝箱生產(chǎn)過(guò)程中VOCs的排放主要來(lái)自于鋼材預(yù)處理中底漆涂裝以及集裝箱二次打砂后的富鋅漆、中層漆、瀝青漆、面漆、修補(bǔ)漆等涂料的噴涂、烘干等過(guò)程。

此外，在集裝箱生產(chǎn)過(guò)程中的局部及死角部位噴涂、修補(bǔ)、零件表面涂裝等亦會(huì)產(chǎn)生 VOCs 排放。這些工藝大多數(shù)為人工操作，分散面廣，VOCs的濃度、流量小。

一方面，在集裝箱制造過(guò)程中，涂裝是VOCs的主要排放源。另一方面，涂料對(duì)于集裝箱的品質(zhì)和保護(hù)至關(guān)重要。集裝箱運(yùn)輸條件惡劣，尤其是海運(yùn)集裝箱，長(zhǎng)期處在鹽霧及陽(yáng)光直射環(huán)境下，腐蝕嚴(yán)重。集裝箱箱體涂漆防銹，既關(guān)系到集裝箱的壽命，也涉及貨物安全（銹穿漏水損壞貨物）和使用安全（銹蝕嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致重貨吊裝安全問(wèn)題）。在環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)越嚴(yán)格的背景下，對(duì)集裝箱涂裝工序進(jìn)行水性環(huán)保涂料的改造十分必要。

南方中集的水性涂料改造措施

集裝箱水性涂料產(chǎn)品是近些年才陸續(xù)面市，南方中集對(duì)各種水性涂料的性能并不清楚，在對(duì)集裝箱的水性涂料改造中，只能不斷試用不同供應(yīng)商的水性涂料。前期試用的部分水性涂料在涂裝過(guò)程中出現(xiàn)了起泡、開(kāi)裂、流掛、針孔、發(fā)霉、閃銹等質(zhì)量缺陷，但經(jīng)過(guò)不斷試驗(yàn)，終于找到了滿足干貨集裝箱性能要求的水性富鋅漆、中層漆和面漆。

水性涂料與溶劑型涂料，在成膜機(jī)理、涂膜干燥性、機(jī)械物理性能等方面均存在很大的區(qū)別。溶劑型涂料體系的溶劑介質(zhì)為低冰點(diǎn)高揮發(fā)性有機(jī)物，在大氣中含量極低，所以，溶劑型涂料在涂裝時(shí)對(duì)氣候條件（溫、濕度）幾乎沒(méi)有要求。但如果將溶劑型改為水性體系后，由于水和低含量有機(jī)溶劑的凝固點(diǎn)約為0℃，加上空氣中有大量的水分，所以，水性涂料在涂裝施工時(shí)，若低于一定溫度或高于一定濕度，就無(wú)法形成有效的涂膜。水性涂料涂裝工藝受限于溫、濕度的這種現(xiàn)象，叫“施工窗口控制”。水性涂料不但有施工窗口控制問(wèn)題，還有一個(gè)施工過(guò)程的“成膜返潮”問(wèn)題。“成膜返潮”是指水性涂料在干燥過(guò)程中，需要干燥度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，才能返回高濕環(huán)境（包括下雨天氣），否則將無(wú)法形成有效涂膜。水性涂料干燥慢，需要更長(zhǎng)的流平時(shí)間和烘烤時(shí)間，南方中集進(jìn)行多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，如果在其原有的溶劑型涂料生產(chǎn)線上施工水性涂料，其生產(chǎn)節(jié)奏必須由原有的 3min/TEU 降低至15 min/TEU才能保證產(chǎn)品質(zhì)量。但生產(chǎn)節(jié)奏是決定箱廠效益的根本因素，降低生產(chǎn)節(jié)奏意味著降低利潤(rùn)，因此為了保持現(xiàn)有的生產(chǎn)節(jié)奏不變，南方中集只能對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行改造。

為適應(yīng)水性涂料的特點(diǎn)，南方中集增加了烘烤工位數(shù)量，尤其在中間漆噴涂與外面漆噴涂之間增加了大量的烘烤工位以保證中間漆徹底干燥；此外，還對(duì)原有的靜電噴涂設(shè)備進(jìn)行了改良。目前集裝箱涂料的平均損耗系數(shù)為 1.7～1.8，其中大部分的損耗發(fā)生在快速施工過(guò)程中的漆霧飛濺。為了降低涂料損耗系數(shù)，節(jié)約成本，南方中集在水性化改造之前就已經(jīng)對(duì)富鋅底漆和中間漆、內(nèi)面漆進(jìn)行靜電噴涂，這樣可以降低涂料損耗近 20%，效果非常明顯。但進(jìn)行水性化改造后，水性環(huán)保涂料的黏度、導(dǎo)電率都與原有的溶劑型涂料有較大區(qū)別，原有的靜電噴涂設(shè)備不能直接用于現(xiàn)有的水性涂料。在此情況下，南方中集與靜電噴涂設(shè)備生產(chǎn)商互相配合，經(jīng)過(guò)一年多的試驗(yàn)改進(jìn)，終于解決了這一問(wèn)題。

集裝箱生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)一次打砂表面處理后的鋼材需在其表面涂裝一層底漆，以起到保護(hù)鋼材表面的作用，這層底漆的主要成分為富鋅漆和天那水。以前南方中集該工序采用手工噴涂，使用的油漆和天那水的量大，利用率低，污染嚴(yán)重。為減少一次打砂車間底漆涂裝過(guò)程的VOCs排放，南方中集于2013年投資500萬(wàn)元將該底漆噴涂工藝改為自動(dòng)輥涂工藝。自動(dòng)輥涂工藝的使用提高了油漆、天那水的利用率，減少了油漆、天那水的使用量，年均節(jié)約富鋅漆32640kg，天那水93382kg，可節(jié)省費(fèi)用約330萬(wàn)元/年。該環(huán)節(jié)VOCs的排放也有所減少，單箱VOCs降低至2.5kg/TEU左右，單箱減排15%，同時(shí)，車間環(huán)境得到改善，末端治理費(fèi)用也有所減少。

除對(duì)VOCs進(jìn)行控制外，南方中集對(duì)生產(chǎn)生活中產(chǎn)生的廢水和固體廢物也進(jìn)行了妥善處理。其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的漆霧處理廢水、車間地面清洗廢水等工業(yè)廢水，均經(jīng)過(guò)深度處理達(dá)標(biāo)后回用于生產(chǎn)，不外排；生活污水采用“水解酸化+生物接觸氧化”工藝處理，達(dá)標(biāo)后排入市政污水管網(wǎng)；廢漆渣等危險(xiǎn)固體廢物委托有資質(zhì)的環(huán)保公司進(jìn)行處理；生活垃圾定時(shí)外運(yùn)至市政垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站；鐵灰、金屬邊角廢料等經(jīng)收集后交由物資回收公司綜合利用。