新材料委员会
水性漆应用于集装箱工业的可行性分析报告
修订版本：1
2011.11
1）引言
2）使用油漆所带来的问题
3）水性漆和其他可能的选择
4）切换水性漆时的问题
5）现状
6）涂料供应商的意见
7）集装箱制造商的意见
新材料工作组成员：
Hapag-Lloyd 公司：Marc Weidemann
Blue Sky Intermodal 公司：Nigel Stribley
翻译：干箱板块集装化研究院工程技术部潘佐
1）引言
2010年发布本报告旨在便于COA成员了解水性漆对箱东的潜在影响。报告主要阐述了过去20年以来水性漆的发展以及集装箱行业仍在使用油漆的现状。虽然已开展了一些小批量的水性漆试验，但整个行业仍如20世纪90年代初时一样并没有实现水性漆的批量使用。本次2011年修订版报告是对原报告的补充：水性漆的研发取得了显著进展。已有一家箱厂完成了水性漆的转换，其产品全部使用了水性漆。这些进展将在本报告的第5节进行阐述。
本报告的目的并不是支持或反对禁止使用油漆而使用水性漆或其他环保产品，而是总结、陈述使用水性漆的实际情况，以明确其优、缺点。本文为读者提供决策的信息，作为箱东，应当听取本文所提供的主要信息。本文不是技术报告，只是对于集装箱行业面临的涂料问题的总结和解释，因为解决问题的关键不仅在技术层面同样也来自于商务层面。
为了保证客观，报告的附录中陈述了主要涂料供应商和集装箱制造商对于水性漆相关问题的问卷回复内容。问卷回复内容为受访者的原始记录，未做任何修改。
2）使用油漆带来的问题
油漆一般由以下四个组分构成：
（1）树脂或粘合剂，形成涂层的成膜物质。
（2）溶解树脂的溶剂（或稀释剂），使树脂得到铺展，溶剂挥发后即留下树脂固化成漆膜。
（3）颜料和填料（通常是有机聚合物），为漆膜提供颜色，增加遮盖力，同时构成漆膜的一部分。
（4）助剂，如表面活性剂、催干剂、流平剂、防腐剂、生物灭杀剂、抗皱剂、消泡剂和其他增强施工性能和持久性能的助剂。
目前集装箱涂料使用的溶剂属于VOC——挥发性有机化合物。溶剂可以使油漆呈液体状，帮助清除基底表面的污物和油脂，并润湿集装箱的金属表面，增强漆膜在基底的附着力。溶剂还可影响油漆的施工性能和固化干燥时间。油漆要干燥成膜，溶剂就必须挥发掉，原则上，溶剂挥发得越快，油漆就干燥得越快。使用VOC作为溶剂的原因在于它是功能上的最优选择。
溶剂在固化干燥过程中挥发到了大气，从而引发环境问题。虽然，油漆使用到的VOC多种多样，但一般来讲，人们吸入VOC均会感到不适。吸入量少时，人们的眼睛和呼吸系统将感到不适。而吸入过量或长期处于VOC环境中时，将引发肝肾功能的损伤、头昏眼花、反胃，并最终导致基因突变和癌症。除了导致人体的损害，VOC也是全球变暖的潜在原因之一。
没有人能准确的知道集装箱行业向大气中直接排放了多少VOC，而HEMPEL公司在2004年估算，由270万TEU的集装箱生产过程中挥发出来的VOC大约为14.1万吨。此外，V ALSPAR 公司对普通年份产量下的VOC估算结果为：12.5万吨，折合体积为13.4万加仑。各国政府对VOC的排放浓度进行了规定，作为环境污染的控制指标，美国和欧洲的标准要求比中国的严格很多。我们很难对美国、欧洲和中国的VOC排放标准进行直接的比较，因为各国的检测方式和检测原理存在较大差别，但可以明确的是，欧美的控制水平明显高于中国。尽管如此，中国的情况也在逐步发生改变，其VOC排放标准的下调只是时间问题，这就要求行业对VOC 进行有效回收和处理，或者是用水来取代VOC。
3）水性漆和其他可能的选择
水性漆并不是VOC减排的唯一途径，其他的选择有：
·溶剂回收
·高固含涂料
·粉末涂料
上述选择均各有利弊，而就集装箱涂料供应商和箱厂的整体意见来看，从成本、实用性和应用性方面考虑，水性漆是最佳的选择。鉴于本报告重点关注的是水性漆，其他可能的选择就不做阐述了。
水性漆的主要优点是：水替代溶剂挥发到大气中，不会对环境、涂料施工人员和箱厂周边的居民造成危害，同时降低了使用油漆带来的刺激性气味和易燃易爆的危险。
水性漆也是集装箱制造商的最佳选择，它可以使用与油漆相同的喷涂设备。虽然水性漆需要更多的固化、干燥时间，但鉴于其施工工艺与油漆类似，因此并不需要对生产线进行彻底的改造。使用水性漆在理论上更容易进行喷涂设备的清洗和颜色的切换。
大部分提供含锌粉的配套产品的涂料供应商并不推荐一次性将油漆配套切换为水性漆。他们希望分步实施切换，这样能对各层涂料切换过程中的问题进行分析和解决。他们推荐按以下步骤进行：
·第一阶段：替代外面漆
·第二阶段：替代内面漆（需取得FDA认证）
·第三阶段：替代中间漆
·第四阶段：替代富锌底漆（最为困难的阶段）
而V ALSPAR公司提供了另一种涂料配套的选择，该配套由水性漆防锈底漆、水性外面漆、水性内面漆（通过FDA认证的）组成。上述三种水性漆均不含锌粉和重金属，且其底漆可以与所有工厂正在使用的进行工序防锈的车间富锌底漆相兼容。V ALSPAR认为箱厂使用该涂料配套将更容易实现水性漆的切换。
需要注意的是，水性漆尽管减少了大量的VOC，但根据涂料本身的质量水平，仍是含有一定量VOC的。质量好的水性漆由58%的水、2%的溶剂和40%的固体份组成，质量差的水性漆则由50%的水、25%的溶剂和25%的固体份组成。而不管水性漆的质量如何，它们减少VOC大气污染的作用是毋庸置疑的。据估算，集装箱行业如全部使用水性漆，则VOC的排放量将由前文提到的14.1万吨降低至0. 3万吨。
4）切换水性漆时的问题
既然水性漆是解决环保问题的答案，为什么集装箱行业没有进行切换呢？虽然这其中有很多原因，但归根到底还是由于没有明确的法律规定整个行业进行切换。鉴于水性漆在应用上仍有一定的问题，而且成本比现有的油漆贵，这导致整个行业没到迫不得已的程度时并不愿意进行水性漆的切换。
原因详述如下：
1）应用方面
水性漆应用于集装箱涂装线有许多需要关注的方面。虽然在喷涂设备清洗方面水性漆比油漆更方便，但水性漆在潮湿、霜冻气候条件下的应用难度更大，而且水性漆的使用全过程尤其不能出现结冻情况。在中国的冬季，必须谨慎考虑水性漆的保温问题，一旦水性漆结冻，就只能报废了。水性漆不具备油漆清洁基材表面的能力，因此对于基材表面处理的质量将要求得更加严格。在固化和干燥时间方面，水性漆也比油漆长。而且在水分蒸发的过程中，除非箱厂的通风条件非常好，否则湿度上升也会给水性漆的应用带来诸多问题。虽然涂料供应商致力于缩小水性漆与油漆之间的差距，但箱厂也必须对涂装线进行一定的改造以适应水性漆批量应用的要求。水性漆的施工工艺也存在一定的差别，施工人员应重新进行培训以积累施工经验。最后，由水性漆施工带来的废水污染，也必须进行治理。上述这些问题是可以解决的，但必须付出一定的成本，同时在经验积累的过程中，出现问题的几率是升高的。
我们认为以下两点是最大的困难：
（1）许多箱厂没有足够的工位进行改造，以提供给水性漆足够的固化和干燥时间，尤其是对于含锌粉的水性漆配套；
（2）控制湿度必须有良好的通风条件，这要求箱厂在原有条件下投资并维护更多的通风设备。
面对上述困难，集装箱制造商要求涂料供应商对水性漆进行改进，以保证其施工条件与油漆一致或尽量类似。目前为止，没有涂料供应商能完全达到上述的要求，而V ALSPAR公司宣称其水性漆产品在进行少量通风设备改造的条件下即可满足施工要求，其他涂料供应商则在进行小批量的试验，他们认为其水性漆产品可以在原有设备和近似施工节拍下满足要求。到底这些水性漆产品能否克服上述困难，只有它们在中国不同地区的箱厂和不同气候条件下实现批量应用后才能得到确认。目前它们还只是新产品，刚刚进入市场，并没有得到验证。
2）成本
使用水性漆将增加集装箱的成本。首先，水性漆的成本比油漆高；其次，集装箱制造商要考虑收回涂装线改造的投资和延长固化、干燥时间的能耗成本，这将是一笔潜在的成本增加。虽然难以精确估算水性漆提升的成本数据，但仍可预测出150-250USD/台的成本升高范围，这对于买家来说，是一个很大的成本增加。对于单台集装箱，成本增加值可能是小的，但对于船公司、租箱公司运营的成千上万台箱，则变成了十分巨大数额，足以对整个行业构成显著的负担。此外的一个风险是：在箱厂因使用水性漆产品而总结施工经验、调整施工工艺的过程中，引起的漆膜缺陷质量担保的问题。所有涉及到国际化船公司全球航线上的批量箱漆膜质量担保问题评估项目中的人，均要投入大量时间和金钱。如果技术问题严重到需要提前报废或对漆膜问题进行处理，且箱量较大时，这将对箱主的运营成本和利润率产生严重影响。
3）法律法规
美国和欧洲的排放标准对油漆的批量使用有严格的限制，而中国和许多其他亚洲国家的标准则较宽松，因此，在这些地区还不需要采取减排的行动。这虽然是现状，但有溶剂排放的地方就会有环境和健康危机，不管是中国还是欧洲，出台严格控制溶剂排放法规只是时间问题，这终将带来切换水性漆的要求。
箱主们在明知有其他选择的情况下，仍继续在集装箱涂装中选用油漆，放任溶剂挥发到大气中从而造成环境和健康问题的行为，似乎是很不负责的。然而，商务和技术上的风险仍是切换水性漆的主要障碍。集装箱行业仍在经历2008/09金融危机的余波，显然处于另一个极具挑战性的运营环境，因此箱主对于主动承担切换水性漆带来的成本以及该过程中漆膜质量担保风险的意愿很低。
5）现状
集装箱行业当前仍在使用油漆，显然已不符合环保的要求，但在强制性法令颁布前，箱主们基于成本压力和技术、运营方面的风险，并没有切换水性漆的动力。虽然这对于整个集装箱行业来看是短视的行为，但从商业的角度来看，对于箱主们的选择也是可以理解的。
而自去年报告发布以来，集装箱行业各方在水性漆项目上取得了不同程度的进展。
·所有的涂料供应商均在水性漆配套研发方面取得了进展，并与箱厂、船公司、租箱公司联合进行了样箱试验。
·涂料供应商V ALSPAR公司率先在30000TEU产量的箱上实现了水性漆的应用。这其中一半归功于其水性漆配套，另一半则归功于大连中集所做产品必须满足当地环保法令的要求。但这并不能掩盖V ALSPAR和中集在水性漆批量应用方面做出的重要贡献。
·尽管涂料供应商推荐水性漆的切换应按照外面漆——内面漆——中间漆——富锌底漆的顺序进行阶段性的发展，但实际上，几乎所有的水性漆试验均是整个配套进行切换的。这意味着将来行业进行切换时，也是整个水性漆配套同时进行的。
·箱厂不仅与各家涂料供应商合作进行水性漆试验，同时也在收集、总结水性漆的施工经验，研究如何使涂装线满足水性漆批量应用的要求，如何提高通风效果，如何增加工位以满足干燥固化条件。所有新建的集装箱涂装线和工厂均考虑水性漆的工艺要求。
·箱主们也开始指定和购买使用水性漆的批量箱订单以积累经验，如MAERSK、CMA-CGM、TRITON、TAL、SEACUBE、CRONOS、GE SEACO、NYK、MOL、HANJIN、UNIT 45等公司均采购了水性漆批量箱。
·水性地板漆和水性密封胶也进行了相关试验，并取得了成功，未来我们将更多的看到这两类产品的使用。
在上一份报告中，COA提出一个问题：是否有箱主愿意与COA和IICL联合起来购买几千台箱，以形成足够的批量，为箱厂提供水性漆批量性试验的机会？鉴于上一年度的研发进展，这个问题已得到了解答，箱主们已显示出主动为水性漆应用提供试验订单的意愿。
所以尽管水性漆仍未取得重大突破，但整个行业各方不管是涂料供应商、箱厂还是箱主，都已在进行不同程度的准备工作。虽然只是一家涂料供应商在一家箱厂的30000TEU水性漆批量应用的进展，但所有涂料供应商都已开始积极的进行水性漆试验和推广工作。
作为解决问题关键一方的中国政府，是去年唯一没有取得任何积极进展的一方。目前仍没有迹象显示中国政府何时能出台全国性的法令强制实施水性漆的推广使用，尽管去年取得
了重大的进展，但仍没有证据表明行业在自主的进行水性漆的切换。
总之，水性漆在去年取得了重大的进展。但据此做出行业已在自主进行水性漆的切换或是一部分箱主仅仅在进行收集水性漆施工经验的试验的结论，仍为时尚早。我们仍需等待更长的时间以确认涂料供应商和箱厂是否能联合起来提供箱主可接受成本的水性漆产品，或者是由中国政府出台更严格的排放规定以强制推动集装箱行业切换成水性漆。
6）涂料供应商意见总结
我们对主要的涂料供应商和集装箱制造商发出了调查问卷，他们的回复如下：