集装箱环保原材料应用现状及发展趋势

李建生+王文博

经过多年的快速发展，我国现已成为世界集装箱制造大国。据公开资料显示，我国集装箱年产量至少为200万TEU。制造集装箱需要耗费大量钢材、油漆、木材等资源，由此导致的资源问题日趋严重；与此同时，政府环保部门对集装箱生产过程中造成的环境污染愈加重视。基于此，近年来众多集装箱制造厂（以下简称箱厂）和原材料供应商持续致力于开发新型绿色环保原材料，且目前已有一些环保原材料成功应用于集装箱生产，但这对整个庞大的集装箱工业而言还远远不够。本文在介绍集装箱原材料应用现状的基础上，结合国家政策导向，分析集装箱环保原材料未来发展趋势，以期促进集装箱工业健康、持续发展。

1 集装箱原材料应用发展历史

集装箱原材料主要为钢材、地板、涂料、锁具和标志，其统称为集装箱五大原材料，其中，锁具也是由钢材制成的，但有专门的集装箱锁具供应商。我国集装箱制造业始于20世纪80年代，至今已有30多年的历史。在这期间，集装箱五大原材料并未发生重大变化，只有涂料和地板有些变化。涂料方面：2000年以前，箱厂一直以来均使用溶剂型三涂层配套体系；2000年以后，集装箱外面漆大多由氯化橡胶类型改为相对环保的丙烯酸类型，另有极少数箱厂采用水性涂料喷涂集装箱，但其未得以大批量应用。地板方面：2000年以前，地板的主要原材料为产自东南亚热带的克隆木，但随着当地政府对森林资源保护力度加大，可用的克隆木越来越少；自2000年以来，松桦木、桉木、硬杂木等速生林木相继用作集装箱地板原材料，但由于森林资源日益匮乏，目前竹制地板逐渐成为集装箱地板的主流。此外，集装箱一些次要原材料（如密封胶、底架漆等）也历经变化，主要体现为向绿色环保方向发展的趋势。

近年来，经过箱厂和原材料供应商的共同努力以及在船公司和租箱公司的支持与配合下，越来越多的绿色环保原材料成功应用于集装箱制造业。

2 集装箱环保原材料应用现状

2.1 水性涂料的应用

2.1.1 传统防腐油漆工艺存在的问题

耐候钢是制造集装箱的主要原材料之一，其厚度为1.6～6.0 mm。由于集装箱的使用环境较为恶劣，极易因箱体发生腐蚀而导致集装箱使用寿命缩短，所以，集装箱防腐问题一直是业界关注的重点。目前，业界主要采用三涂层配套体系的溶剂型油漆对箱体进行防腐，即通过在集装箱表面喷涂3层油漆（每层油漆对箱体起不同保护作用）来达到防腐目的。这套深层防腐油漆体系迄今已有几十年的使用历史，实践证明其对箱体防腐非常有效，对延长集装箱使用寿命起到关键作用。

传统防腐油漆工艺存在以下缺点：（1）溶剂型油漆必须经过稀释剂（一种可挥发性有机物）的稀释后才能喷涂施工，稀释剂具有强烈的刺激性气味，且含有苯类等致癌物质；（2）箱体喷涂油漆后，必须经过烘干或自然干燥，以确保稀释剂从油漆中挥发出去，从而使箱体表面的油漆固化后形成干膜；（3）在油漆成膜过程中， 会有大量挥发性有机化合物排放到大气中，对环境造成严重污染。

2.1.2 水性涂料替代方案

随着政府对挥发性有机化合物排放量控制的日趋严格，箱厂和涂料供应商甚至船公司开始致力于寻求新型环保涂料来代替目前的溶剂型涂料。水性涂料是目前传统溶剂型涂料的最好替代品，其主要特点是用水作为溶剂来代替目前油性涂料中使用的有机溶剂，其优点是作为溶剂的水挥发到大气中不会对环境造成危害。同时，对箱厂而言，水性涂料是最简单的替代方案，其原因为：水性涂料可以使用现有油性涂料的喷涂设备来施工，虽然水的挥发需要较长时间，但箱厂只须放慢生产节奏或适当增加烘干工位即可解决此问题；此外，水性涂料喷涂设备清洗起来较为容易。

目前，应用于集装箱的水性涂料主要分为：（1）传统溶剂型涂料供应商在油性涂料配套体系基础上开发的水性涂料；（2）由一家美国涂料供应商提供的水性树脂涂料解决方案。前者最大的特点是集装箱表面涂料仍使用传统的三涂层配套体系，涂料中含有锌等重金属，底漆、中间漆和内面漆仍为双组份类型（即油漆中须添加固化剂才可喷涂施工，且添加固化剂的油漆须在一定时间内使用完毕，否则油漆会因固化而无法使用）；由于种种原因，目前此类水性涂料仍处于小批量试用阶段，未能实现真正的批量应用。后者采用双涂层配套体系，集装箱表面比传统型配套体系少涂1层，并且涂料内不含锌等重金属，其主要依靠全新的树脂底漆（此种底漆在湿膜时呈现绿色，水挥发后变成异常坚固的黑色干膜附着在钢材表面起到防腐作用）来防腐；此类水性涂料的底漆和面漆（无中间漆）均为单组份类型，喷涂之前无须添加固化剂，直接加水稀释即可，相对于前者，这种新型水性树脂涂料更易于喷涂施工。

中集集团位于大连的箱厂自2011年首次成功实现新型水性树脂涂料的批量应用以来，迄今已累计生产水性涂料集装箱，并获得一些国际船公司（如马士基航运、达飞轮船等）的高度认可和大力支持。目前，喷涂新型水性树脂涂料的集装箱已投入世界各大主要航线运营，从现阶段客户的反馈情况来看，其防腐性能达到预期目标，未发现因涂料问题而导致箱体锈蚀的现象。集装箱涂料的保质期一般为5年，最早批量应用的水性树脂涂料将于2016年到期，如果届时能顺利通过保质期，则可证明此类水性树脂涂料应用获得成功。

遗憾的是，由于水性涂料的成本偏高以及箱厂需要改造现有部分油性涂料喷涂生产线，箱厂与其客户难以在短期内对此额外费用达成共识，导致新型水性树脂涂料目前并未在其他箱厂推广使用。但可喜的是，马士基航运位于东莞的箱厂于2014年3月完成水性涂料喷涂线改造，并于2014年4月底开始批量使用新型水性树脂涂料，迄今已生产水性涂料工艺集装箱左右。总而言之：水性涂料的全面推广应用还需要箱厂、涂料供应商及船公司的共同努力；如果各国政府针对挥发性有机化合物排放标准立法，相信水性涂料的推广会大大提速。

2.2 水性底架涂料和水性密封胶的应用

2.2.1 水性底架涂料

目前集装箱底架外面部分主要靠喷涂沥青漆（干膜厚度约）来防腐。沥青漆作为传统的优质防腐材料广泛应用于各行各业；然而，作为石油的副产品，沥青漆含有致癌物质并伴有强烈刺激性气味，在喷涂过程中会对环境和人体造成危害。近年来，沥青漆供应商一直致力于开发水性底架涂料来替代沥青漆，现已有部分涂料供应商开发出水性底架涂料产品，但其仍处于小批量试用阶段，主要原因是：（1）客户要求集装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为溶剂，挥发速度相对较慢，无法在短时间内形成干膜，这与箱厂的生产节奏不匹配；（2）喷涂后容易出现流挂、开裂、剥落等现象；（3）目前箱厂底架涂料的喷涂工艺和工位是按照传统沥青漆设计的，沥青漆无须额外烘干即可快速干燥而形成客户要求的干膜厚度，且由于底架涂料用量相对整箱涂料用量较少，基于成本考虑，现阶段箱厂不可能大规模改造生产线或增加额外烘房来喷涂水性底架涂料。由此可见，水性底架涂料的未来研究方向应该是如何改良产品以适应箱厂的生产节奏。

2.2.2 水性密封胶

集装箱所用传统密封胶主要分为氯丁胶（用在箱内）和丁基胶（用在箱内与货物不接触的地方），其均为溶剂型密封胶，缺点是会产生强烈气味，导致关箱门后箱内气味无法挥发，影响货物安全性。密封胶供应商已于2011年左右成功开发出水性密封胶并批量应用于集装箱制造工业，目前几乎所有箱厂均使用水性密封胶作为箱内密封胶。与传统溶剂型密封胶相比，水性密封胶具有环保、无味的优点，获得箱厂及其客户的一致好评。

2.3 环保地板的应用

集装箱地板一般为28 mm厚的胶合板，由19～21层单板粘接而成。集装箱地板的主要原材料为木材：20英尺集装箱单箱所用木材约3，40英尺集装箱单箱所用木材约3，按我国年产集装箱500万TEU来看，全年木材消耗量十分惊人。随着各国政府对森林资源的立法进一步加强，木材资源开采被限制，根本无法满足集装箱地板生产的需求。

目前，竹制环保地板正逐渐用于集装箱生产。竹子资源丰富且成长周期较短，适于作为集装箱地板原材料的短期替代品；但用竹子加工集装箱地板的效率较低，因为竹子中空的特点决定其不能像传统原木那样快速刨削加工，从而无法满足集装箱制造行业庞大的地板原材料需求。集装箱地板供应商一直致力于寻找其他替代材料（如塑料高分子材料等）用于制造集装箱地板，现已有部分供应商将塑料地板小批量试用于集装箱生产，但由于成本（相较于木制和竹制地板，塑料地板的成本较高）、工艺等方面的原因，目前塑料地板还未批量应用。

另一种集装箱地板原材料的替代品是钢材，即使用钢制地板，但这会导致集装箱净重和成本增加（集装箱净重增加意味着其载货量减少），加之目前箱厂生产线的布置无法满足钢制地板的生产要求（若采用钢制地板，集装箱生产效率会大幅降低），从长远来看，钢制地板并不是木地板的最佳替代品。

3 集装箱环保原材料未来发展方向

综上所述，目前用于集装箱生产的环保原材料尚未真正进入批量应用阶段。未来，箱用涂料、底架涂料和密封胶等集装箱原材料将向水性化方向发展，以彻底解决目前集装箱生产过程中挥发性有机化合物排放的问题；集装箱地板将向可循环利用的塑料或高分子材料方向发展，以彻底摆脱集装箱地板生产对木材的依赖。

总之，目前集装箱原材料的应用发展正处于转型时期，孕育着巨大的市场机遇。集装箱环保原材料的应用和发展需要箱厂、原材料供应商、船公司等的密切配合，各相关方应摒弃短期利益，达成共识，共同承担社会责任。当然，政府在其中也扮演着极为重要的角色，其可通过相关立法，加强对集装箱生产过程中环境污染的控制，从而促进集装箱环保原材料的推广应用。

（编辑：曹莉琼 收稿日期：2014-08-27）