0 前言
集装箱制造业，自20世纪80年代在我国创建以来，于1993年实现产销量世界，并将此殊荣保持至今。创造了3个世界：即集装箱生产能力世界，集装箱种类规格世界，集装箱产销量世界。进入21世纪以来，在我国海运业蓬勃发展的带动下，除2009年受全球金融危机的影响外，自2006年以来，每年造箱量均超过250万TEU，尤其是2007年更是创纪录地制造了约350万TEU。经过30年的发展，目前全球每年超过95%的新造箱在中国生产，中国的集装箱制造业已经成为一个快速化、流水化、集约化的成熟产业。集装箱涂料伴随着集装箱制造的发展而持续演变，同时也受上游原材料技术的影响，不断有新的品种和新的技术应用于集装箱涂料中，不仅适应了集装箱制造的发展要求，同时也对集装箱的发展起到带动作用，目前常用的集装箱涂料具备防腐性能优、施工便捷、干燥迅速、经济性突出等特点。
1 集装箱的发展历史
1.1 集装箱的定义
根据标准化组织(ISO)对集装箱的定义如下：集装箱是一种运输设备，应满足以下要求：
(1)具有耐久性，其坚固强度足以反复使用；
(2)便于商品运送而专门设计的，在一种或多种运输方式中运输时无需中途换装；
(3)设有便于装卸和搬运的装置，特别是便于从一种运输方式转移到另一种运输方式；
(4)设计时应注意到便于货物装满或卸空；
(5)内容积为1 m3或1 m3以上。
1.2 集装箱的发展
1801年，Dr. James Anderson提出以一种有限容积的物体装载货物，并进行运输，这就是集装箱的雏形。200年来，集装箱经历了4个重要时期，终演变为我们现在所看到的具有标准尺寸和结构的集装箱：
(1)萌芽期：Dr. James Anderson的集装箱雏形概念提出后，受当时科技水平及贸易形式的影响，100年内并没有得到应用和发展。但在第二次世界大战期间，盟军，尤其是美国制造了大量外观尺寸完全相同的货箱，以方便从美国向世界各地前线战场运送武器和弹药，这是集装箱由概念走向实物的标志。
(2)开创期：1956年4月26日，美国泛太平洋船运公司将1艘小型散货船——“Macedonia”号改造为1艘集装箱船，并于1957年10月建造了艘真正意义的集装箱船——“Gateway City”号，集装箱船运的开创，推动了集装箱产业的前进。
(3)成长期：从1966年至20世纪80年代，集装箱码头的建设以及“门对门”全球运输系统的建立，使集装箱产业迅速成长。
(2)开创期：1956年4月26日，美国泛太平洋船运公司将1艘小型散货船——“Macedonia”号改造为1艘集装箱船，并于1957年10月建造了艘真正意义的集装箱船——“Gateway City”号，集装箱船运的开创，推动了集装箱产业的前进。
(3)成长期：从1966年至20世纪80年代，集装箱码头的建设以及“门对门”全球运输系统的建立，使集装箱产业迅速成长。
(4)成熟期：从20世纪80年代至今，集装化运输已经占到整体货运行业的80%以上，同时全球性的合作联盟的成立，使集装箱成为物流业主要的运输手段。自此集装箱产业进入全面成熟期。
1.3 集装箱在中国
在1955年4月，我国在铁路运输上进行短途集装箱运输试验，而后受其他因素的影响，直到1973年进行海上集装箱运输试验。而在1973年9月，台集装箱在天津港卸货，这是集装箱来到中国的标志，自此之后，经历了20世纪80年代的成长期以及90年代的成熟期后，中国成为全世界集装箱产销的中心。在改革开放30年之后，中国经济实现了腾飞，成为全球第二大经济体，大量货物需要使用集装箱出口，新造箱的需求持续增加，同时中国航运业的发展也带动了集装箱制造业的繁荣。2011年的统计数据表明，全球10大集装箱码头，中国占据了6席，上海港成为全球集装箱吞吐量大的港口，而全球20大航运公司，中国也有5家入选(包括港澳台地区)。
1.4 集装箱制造业的演变和发展
20世纪70年代，集装箱制造源于美国，但很快就转向欧洲。70年代末至80年代，日本接过了集装箱制造的接力棒，而后又转向韩国。从90年代至今，中国成为全球集装箱的制造中心。集装箱制造来到中国之后，行业内的人士并没有像之前几个国家一样，简单进行复制，而是不断地创新，对传统的制造工艺进行改良，不断地引入新技术和新工艺。例如1995年，某箱厂单天的大产量为
30 TEU，而如今，产量大的生产线，单天额定产量已经超过1 000台。图1列举了2009年之前历年中国与的造箱量，以及中国的市场占有率。
其中，有3个时间是值得纪念的：1995年，中国市场占有率首次超过50%；2003年，中国造箱量首次突破200万TEU；2007年，中国造箱量首次突破300万TEU。
2 集装箱涂料的发展
集装箱涂料的发展，与涂料行业的整体发展轨迹相类似，树脂等原材料技术的革新与创造，决定了涂料的发展方向。
2.1 涂料品种的演变
随着涂料技术的进步，集装箱涂料所扮演的角色也发生着变化，从早的提供装饰和简单的防腐，到目前涂料不仅决定了集装箱的使用寿命，也给予集装箱越来越多的功能。
在1960年之前，集装箱基本上使用醇酸底漆与醇酸面漆的配套，至70年代，氯化橡胶底漆和面漆全面替代了醇酸涂料，与其他行业，如造船业等是相同的。80年代，环氧涂料的发展对集装箱涂料产生划时代的影响，底漆开始使用环氧涂料，而后发展为环氧磷酸锌涂料。这时各家涂料公司的配套均不相同，百花齐放、百家争鸣。至90年代中后期，集装箱涂料配套体系趋于统一。进入2000年后，出于环保的考虑，开始逐渐以热塑性丙烯酸涂料替代氯化橡胶涂料作为集装箱的面漆。2004年，后1台使用氯化橡胶面漆的集装箱YANGMING箱在DCMC箱厂下线，标志着氯化橡胶涂料时代的结束。环氧富锌底漆、环氧中间漆、丙烯酸面漆的经典配套一直延续至今，图2显示了集装箱涂料品种的演变历程。表1是典型的集装箱配套体系。
2.2 施工工艺的发展
涂料行业的人常讲：“三分油漆，七分施工”，可见施工对涂料的重要性。集装箱涂料技术的发展与施工技术的发展是密不可分的，从早的刷涂、辊涂，升级到目前全自动喷涂，对涂料的性能要求越来越高。集装箱结构复杂，不同部位的施工方式各不相同，要求集装箱涂料具备适应各种施工工艺的能力，刷涂、辊涂、空气喷涂、无空气涂料、自动化喷涂等。自动化喷涂系统，2～3 min完成1台集装箱的喷涂，要求涂料具备更高的稳定性，更好的抗流挂性能，更长的活化期，干燥迅速等。图3为常规自动化喷涂设备。
全自动喷涂设备，俗称“排喷”，采取了喷枪不动、集装箱动的方式，30 s内完成1台集装箱的施工。要求涂料施工性能稳定，因为喷涂时间很短，一旦出现问题，对后期修补会产生很大的问题，同时对涂料的触变性等要求更高。图4为“排喷”设备。
2.3.1 涂料性能的认证标准
2.3.1.1 Kanstandt认证
Kandstandt认证是初的集装箱准入门槛，对集装箱的各项性能均提出了要求。其各项性能满分为130分，要求120分合格，要求集装箱涂料要具备综合的性能，不能在任何一个方面存在短板。
Kanstandt认证到目前为止，仍被行业内认为是科学完善的认证体系，通过Kanstandt认证的集装箱涂料，能证明其可对集装箱在使用过程中提供足够的保护。但很遗憾，由于经营问题，KanstandtLab倒闭，后期的KTA实验室仅作为第三方实验室存在。
2.3.1.2 IICL标准
集装箱联盟(IICL)推出了IICL对涂料的标准。IICL标准更注重模拟自然环境对涂膜的损害，其设定的循环老化试验的方法得到了大多数行业内人士的认可。其标准体系满分为100分，要求70分合格。但由于其成绩判定方法：100分满分，70分合格，会造成某一涂料将某一项或几项性能设计得极为突出，得到很高的分数，但其他项目性能很差，这种现象仍能通过IICL测试。虽然后期IICL组织对方法进行了改良，设定了每个测试项目的低分数，但仍未能完全改进此方法的缺陷，因此到目前为止仍有近4成的箱东不认可此方法。
2.3.1.3 中国集装箱行业标准JH/T E01—2008
中国集装箱协会在2008年制定了行业标准，听取了各涂料公司的意见，借鉴了集装箱使用过程中问题的反馈，行业标准中对涂料性能的要求是比较科学和完整的。但由于箱东大多数为美国和欧洲公司，因此我国行业标准的认可度不高。
2.3.2 集装箱涂膜检测规范的发展
2.3.2 集装箱涂膜检测规范的发展
由于箱东大多从事航运或机械加工专业，因此制定的集装箱涂膜检测规范比较简单。早期的规范包括钢板喷砂等级、粗糙度、洁净度、喷砂密度、膜厚、附着力等。但随着集装箱在使用过程中各类问题的发生，箱东越来越重视每道涂层的检测，后期相继增加了对涂料黏度、密度的检测以及每道涂层膜厚的测试，因此增加了很多的测试方法，如破坏性测定涂层厚度(也称割刀法测定膜厚)、超声波检测法等，图5为割刀检测涂膜厚度的照片。
3 集装箱与集装箱涂料发展的关系
集装箱的发展与集装箱涂料的发展并不是各自发展的，两者的发展相互促进，同时也相互制约。
3.1 集装箱发展对涂料发展的作用
集装箱是向快速化、流水性化、集约化方向不断发展的，在其发展过程中，涂料要随时满足集装箱发展的要求。例如生产节奏的加快，要求涂料的干燥速度更快，但又不能出现其他问题，尤其体现在车间底漆自动辊涂工艺、排喷工艺和溶剂回收工艺这3点上，排喷工艺前文已有所介绍，这里只介绍其他2种工艺。
3.1.1 车间底漆自动辊涂工艺
传统车间底漆施工工艺为无空气喷涂，为了得到10 μm的膜厚，往往向涂料中加入超过100%的溶剂，而且在喷涂过程中涂料损耗也很大。为了改变这种局面，设计了车间底漆自动辊涂工艺，以辊涂的方式替代喷涂，降低溶剂及涂料的用量，因此必须设计全新涂料以满足新工艺的要求。涂料如何与自动辊筒有较好的黏合，同时也易于施工、得到均匀的涂膜是这种工艺的设计难点。
3.1.2 溶剂回收工艺
众所周知，集装箱生产过程中使用大量的溶剂，施工时挥发到空气中，既污染环境也造成成本浪费，因此开发了溶剂回收装置，通过收集、蒸馏、冷却等工艺，将挥发到大气中的溶剂回收利用，回收率可以达到50%。由于回收溶剂的组成与原有稀释剂在挥发速率和溶解度方面存在差异，会影响涂膜的干燥及后期性能，因此涂料供应商与箱厂配合，对涂料配方进行有针对性的改进，以适应回收溶剂的使用。同时集装箱的发展在某些方面也制约了涂料的发展，致使部分新品种无法应用到集装箱上。例如集装箱生产速度快，而且船上运输对箱重的要求比较高，细微的质量偏差会在海运过程中造成巨大的安全隐患，因此集装箱涂层配套均为薄涂配套，目前在防腐领域应用较广泛的一个品种——无溶剂环氧涂料因干燥慢、无法得到较低膜厚而不能在集装箱上应用。
3.2 集装箱涂料发展对集装箱发展的作用
涂料技术的发展，尤其是常温固化型环氧涂料和环氧富锌涂料的诞生，大大延长了集装箱的使用寿命，从根本上解决了集装箱在使用过程中缆绳摩擦和机械撞击后，钢板迅速腐蚀的问题，促进了集装箱航运业的发展，为运输业实现集装化扫清了障碍。另一方面，各种特种涂料的使用，扩大了集装箱的用途。例如耐磨性能和耐介质性能优秀的有机硅改性环氧涂料用于集装箱内部，使得集装箱可以用来直接装载煤炭或硫磺运输；耐介质性能优秀的酚醛环氧涂料的诞生，促使直接用于装载液体的罐式集装箱的产生，从根本上解决了集装箱只能运送固体的难题。
涂料作为高分子化合物，其自身固有的性质在一定程度上也限制了某些新工艺的开发。例如冷藏箱曾经尝试门板与整箱进行一体化发泡，提高效率，缩短制造周期，节约成本，但由于在发泡过程中箱体放热，涂料在较短的固化时间内，固化程度不可能达到预期目标，涂膜受热变软，造成搬运损伤的现象，因此目前仍采用门板与整箱分别发泡的工艺。
4 集装箱涂料的发展趋势
目前的集装箱涂料，虽然防腐性能、施工性能非常成熟，但存在着致命的问题，即VOC排放过高。据统计每TEU的有机溶剂挥发量约为25 kg，以每年250万TEU产量计算，每年挥发到大气中的有机溶剂超过6 000 t，对操作工人的身体健康危害、对环境的污染都是巨大的。而且溶剂来源于石油这种不可再生资源，大量的溶剂使用也不符合可持续发展的要求，因此未来集装箱涂料的发展趋势都围绕着“环保”这一主题。
4.1 水性集装箱涂料
4.1 水性集装箱涂料
2011年3月28日，对于整个集装箱行业来说是一个值得纪念的日子，大连中集生产线改造顺利完成，这标志着世界上第1条真正意义的水性集装箱生产线正式投入使用。截至2011年底，大连中集全年生产集装箱超过3万TEU，全部使用水性涂料，其供应商为威士伯，箱东包括MAERSK、TRITON、TAL、SEACUBE、CMA、CRONOS等，中远关西也在大连中集进行了批量整箱试验。与此同时，太平集团也不甘人后，在天津太平箱厂先后使用中远关西、赫普、KCC、宝骏、德威等涂料公司进行了100 TEU左右的批量试验，另外赫普在东莞马士基进行了约1 000TEU的试验，水性涂料正在如火如荼的发展。水性集装箱涂料堆场照片见图6。
与此同时，水性集装箱涂料也遭遇到了发展上的瓶颈，其一为成本。水性涂料的单箱成本，无论是威士伯所倡导的无锌“两涂层”体系，还是其他公司主张的含锌“三涂层”体系，均较原有溶剂型涂料的成本上升了近50%。在箱价不能上涨的前提下，这一部分上升的成本无论是由箱厂还有由涂料供应商来承担都是不现实的。另一方面，威士伯的无锌两涂层体系还未得到大多数箱东的认可，而含锌三涂层体系还未完全适应生产线的要求。这些都是水性集装箱涂料发展道路上所必须解决的问题，由此可见，水性集装箱涂料虽然前途光明，但道路曲折。
4.2 高固体分集装箱涂料
由于水性涂料自身的特点所决定，无论是三涂层体系还是两涂层体系，其涂膜干燥速度都比原有溶剂型涂料慢，必须通过强制干燥才能达到集装箱生产节奏的要求。而能够满足水性涂料要求的集装箱生产线寥寥无几，如果将生产线改造为能够满足水性涂料施工的要求，则投资至少在4 000万元，同时需要停产半年以上，在如此繁忙的生产旺季，如此大的投资和长时间的停产，是大多数箱厂所不能接受的。因此为了满足集装箱生产环保的要求，同时能够在现有生产线上施工，各涂料供应商各展所长，百花齐放，尝试了多种方案，其中中远关西的高固体分集装箱涂料在经过大量的试验后，取得了令人满意的成绩。
高固体分集装箱涂料，顾名思义，即在施工黏度下，体积固体分较高的涂料品种，同时还需满足箱厂2.5 min/台高速的施工节奏。中远关西的高固体分集装箱涂料在施工黏度下，体积固体分可以达到70%，可以节约稀释剂用量50%，节约涂料用量10%，单箱涂料总成本下降约10美元，整箱VOC排放下降20%，取得可观的效益。中远关西高固体分集装箱涂料在天津太平箱厂，先后为SWIFT、SHINEPYUNG等箱东累计生产约2 000 TEU，得到了箱厂和箱东的认可，在水性涂料还不能在全部箱厂全面应用之际，高固体分集装箱涂料在集装箱环保进程中表现出旺盛的生命力。高固体分集装箱涂料涂装效果见图7。
5 结语
自1980年集装箱进入中国以来，在全体集装箱人的努力下，在世界范围内创造了奇迹，这其中，集装箱涂料也贡献了巨大的力量。30年间涂料品种的升级与更新、施工工艺的创新与应用，促进了集装箱制造业、集装箱运输业的蓬勃发展。也曾有人说，集装箱制造业在我国已成为夕阳产业，但相信在中国经济持续增长的大环境下，更多的集装箱涂料品种、更新的施工工艺会逐渐得到应用，在未来10年内，集装箱制造业还会保持其旺盛的生命力。
