未來環保涂料市場粉末涂料能否異軍突起笑傲江湖(I)

《全球涂料網訊》

粉末涂料是100%固體含量、零VOC的“4E”涂料，自誕生之日起就是公認的環境友好涂料而迅速對多個傳統工業領域溶劑型涂裝實現了顛覆式的產業替換，從傳統的家具、家電、鋁型材、交通、能源等行業到船舶工業、海洋工程和管道工業，都取得了很好的效果。粉末涂裝對環境要求低，可使用流化床、靜電、滾涂、淋涂、火焰等多種涂裝方式，過噴的粉末可以100%回收，涂膜性能優異，是發展較快的低VOC涂料。

    1、粉末涂料主要應用領域

    粉末涂料因其突出的環保優勢，應用領域極其廣泛，包括建筑鋁型材、暖通（暖氣片）、重防腐領域（石油管道、消防管道、水管、橋梁防腐、高鐵、礦山管道等）、家用電器、汽車、農用機械、自行車、金屬家具、防盜門、護欄、電子電器，在家電、建筑鋁型材、金屬家具等領域粉末涂料更是有著廣泛的應用。隨著原材料、涂裝設備與工藝技術的進步，粉末涂料的應用空間正在不斷拓展。

    1.1建筑、家電與家具行業

    在建筑金屬型材中，鋁型材占比在80%以上，參考前瞻產業研究院《中國鋁型材行業市場需求預測與投資分析報告》整理數據顯示，2017年6月我國鋁材產量588.4萬t，同比增長13%，1~6月累計產量3025萬t，為全球鋁型材第一生產大國。建筑鋁型材、鋁天花板、鋁門窗、鋁合金幕墻、鋁塑板、鋁扣板等目前基本采用粉末涂裝。建筑鋁型材專用粉末涂料需要有超強的耐候性和裝飾性，同時能滿足環保要求。

    氟碳粉末涂料具有超強的耐候性，達到AAMA2605標準，可保證鋁型材20a以上的耐候防護，是超耐候環保涂裝的最佳選擇。隨著真空熱轉印技術的成熟，熱轉印粉末涂料可以通過轉印技術把金屬變為“木材”或“不銹鋼”，熱轉印技術在鋁型材、防盜門、家具上的成功應用使“轉印粉”形成粉末涂料一個重要分支。在“以鋁代木，回歸自然”的健康、環保、節能背景下，越來越多的鋁型材表面進行了木紋轉印表面處理，通過Qualideco認證的“鋁型材轉印粉”可應用于鋁門窗、幕墻這些要求超耐候的建筑物上，而且使建筑物更加貼近自然。

    粉末噴涂以其色彩鮮艷、堅固耐用的特點成為當今金屬家具最環保的標準噴涂技術，近年來由于木材資源的短缺，鋁家具應運而生。經木紋轉印技術處理制作的全鋁合金辦公家具、戶外家具以及儲存類家具（如衣柜、櫥柜等）表面呈現逼真的紫檀、橡木、胡桃等木材的自然原色，實現了綠色家居生活，零甲醛，零污染，美觀耐用并可循環利用。

    家用電器用粉量約占整個粉末涂料用量的60%，粉末涂料以其色彩鮮艷、堅固耐用的特點占據大部分家電涂裝的（如冰箱、洗衣機、空調、微波爐、廚具等）市場。

    1.2管道、管件、閥門工業

    埋地石油管道、天然氣管道、輸水管道處在極其復雜的腐蝕環境下，其防腐保護極其重要，通常要求有50a以上的防護壽命。熔結環氧粉末涂料（FBE）在20世紀60年代成功應用于管道工業，使管道防護技術產生了質的飛躍。通過加熱將FBE熔融固化并粘接在金屬底材上，具有優良的附著力、低氧滲透率、耐微生物腐蝕、無陰極屏蔽、堅硬耐磨、涂層表面光滑以及優異的耐腐蝕性能，特別適用于高鹽、高堿的土壤及高含鹽分的海水和酷熱的沙漠地帶等苛刻環境。

FBE管道防腐已形成了完整的高度自動化涂敷工藝，在發達國家，有50%以上的管道商選用FBE涂層，如美國輸油管道、輸氣管道以及輸水管道的內外防護中有40%~50%的工程采用FBE涂層；英國天然氣公司從1977年開始使用FBE，并指定該涂料為所有海底管道的防腐蝕涂裝材料；在歐洲和中東地區的油氣管道主要采用3PE防腐層（底涂是FBE）。借鑒發達國家的經驗，我國大中型輸油管線、輸氣管線以及輸水管線也基本使用了3PE防腐層和FBE，我國4000km“西氣東輸”大量使用FBE粉末，用量達到1.5萬t。英國、美國等許多西方國家成功地將FBE應用于輸水管道的內涂層，沙特國家輸水管線已使用30a以上，涂層依然完好如初；FBE和熱塑性聚乙烯粉末涂料（PE粉）是CJ/T120—2016《給水涂塑復合鋼管》標準中指定的內外防腐涂層，南水北調工程輸水鋼管內防腐大量使用FBE涂層技術，不僅達到輸送飲用水標準，而且保證了50a以上的長效防腐；雙層FBE技術應用于管道的穿越技術提供管線在穿越過程中與砂石土壤的耐磨性；海底管道技術使用FBE以及聚乙烯粉末涂料的歷史也有近50a。

    表1為管道工業中3種最常見涂層的性能對比。

    從表中數據可以看出，FBE的性能優于無溶劑環氧涂料，甚至略優于無溶劑聚氨酯涂料。

表1：3種外防腐涂層性能對比

    1.3鋼筋

    鋼筋是建筑工程不可或缺的基本材料，鋼筋的使用壽命決定著建筑物的使用年限。FBE涂層鋼筋技術始于美國，美國曾先后試驗了56種涂層材料，最終選用了環氧粉末涂層，該涂層不僅防腐性能極佳，而且環氧涂層鋼筋與混凝土的錨固力降低幅度在10%以內，是各類涂層材料中最小的。1913年，在建造賓夕法尼亞大橋中成功使用了FBE涂層鋼筋，比預期使用壽命提高了1倍以上，粉末涂料從此成功進入建筑領域。比較其他防腐方法，鋼筋用粉末涂料是效益最高的混凝土結構防腐材料。國外有關資料說明，LPG碼頭建筑物的混凝土構件內的鋼筋全部采用了粉末涂料保護，使用年限由30a提高到50a，對工程耐久性的貢獻十分突出，總造價只增加約1%~3%。

    FBE涂層鋼筋防腐已成為路橋、海港碼頭、隧道、化工廠房等建筑工程中首選的防腐工藝。目前環氧涂層鋼筋自動化涂裝技術相當成熟，美國有2/3左右橋梁使用環氧粉末涂層鋼筋，泰國、新加坡、馬來西亞和沙特阿拉伯等國規定在建工程使用的鋼筋必須有粉末涂料保護。近年來，我國海上橋梁、沿海工程開工量持續增長，對涂層鋼筋的需求量將越來越大，FBE涂層鋼筋用粉末涂料的用量也越來越大。

    1.4鋼絞線

    鋼絞線（又稱鋼纜）是橋梁建筑的荷重結構材料，對防腐和耐鹽霧性要求非常高（特別是沿�；蚩绾�橋梁），需通過3000h的鹽霧試驗。美國德克薩斯大學就斜拉索防腐體系進行了全面的調查，結果表明鍍鋅鋼絞線+內涂層+HDPE套管是較完美的防腐體系，在腐蝕嚴重特別是海洋性氣候環境中環氧涂層鋼絞線具有獨特的優勢，而鍍鋅工藝則存在嚴重的環境污染。

    環氧粉末涂層預應力鋼絞線作為新型預應力材料以其優異的防腐性能在橋梁工程中已有大量應用，如斜拉索、體外索、體內索、吊桿索、系桿索、巖土錨索和錨碇預應力索等，采用環氧粉末涂層技術提供長效防護，鹽霧試驗的耐蝕性遠大于鍍鋅層，是氯離子或鹽分含量相對較高的環境理想的防腐材料。在德克薩斯大學收集的意見中，環氧樹脂粉末鋼絞線體系的得分僅次于鍍鋅鋼絞線體系。環氧樹脂粉末鋼絞線耐腐蝕性明顯優于鍍鋅鋼絞線，可使建筑物壽命提高3~6倍，這是粉末涂裝技術所攻克的新領域，可以應用于城市橋梁、港口、碼頭等沿海地區潮濕環境下等受海水侵蝕的斜拉索、吊索等預應力工程構筑物；長期在污水浸泡下的污水處理池等；強腐蝕環境下的化工構筑物等。

    鋼絞線FBE涂層工藝已實現了自動化涂裝，涂覆環氧粉末的新型防腐鋼絞線具有與母材鋼絞線相同的強度特性，是目前防腐領域內預應力工程中的首選。美國有專門的環氧涂層鋼絞線標準ASTMA882/A882M—2004。據我的鋼鐵網《我國預應力鋼絞線市場概況與展望》顯示，2016年我國共有長期穩定鋼絞線廠家約42家，絞線生產線約200條，年設計產能達600萬t左右，全年鋼絞線實際產量約450萬t，其中環氧涂層鋼絞線（鋼筋）按20%計，其產量為90萬t。而每噸環氧涂層鋼絞線（鋼筋）需用環氧粉末涂料約50~70kg，意味著目前我國該領域年需求超過4萬t環氧粉末涂料。隨著FBE涂層鋼絞線的應用比例在逐年速增，粉末涂料也將在鋼絞線市場迎來巨大的增長。

    1.5其他行業

    交通運輸行業（如高速公路護欄桿、保護網，動車、高鐵、機車內裝飾板，信號燈、電控柜），電子行業與IT行業中使用的馬達、線圈、變壓器電子組件、配電柜、電腦機箱、交換機，運動器材、健身器、售賣機、童車、小五金、電動工具，以及一些新興的行業如共享單車、摩拜單車、快遞箱等均采用粉末涂裝。

    2、在七大重點行業VOC治理中粉末涂料的機遇

    國家環保部發布的《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》中要求七大重點行業所有企業均應實施VOC綜合治理、VOC總量減排要求:集裝箱制造企業的VOC綜合去除效率達到80%以上，汽車、卷材制造企業達到70%以上，家具制造企業達到50%以上，工程機械、船舶、鋼結構制造企業達到30%以上。這些給粉末涂料帶來了新的機遇。

    2.1集裝箱涂料市場

    集裝箱市場非常集中，據中國集裝箱協會統計，中集集團全球最大，占全球集裝箱市場50%，第二便是勝獅貨柜，全球市占率達25%，中國集裝箱占世界總產量95%。據中國報告網發布的《2016—2022年中國集裝箱租賃市場發展現狀及十三五發展趨勢前瞻報告》顯示，2016年全世界的集裝箱保有量約4000萬只標準箱，每個集裝箱的壽命為15a左右，用9~10a后，便需要修補，每年集裝箱的替換率約220萬~300萬只標準箱，因而集裝箱涂料市場的增長潛力巨大。

    由于集裝箱經常處于移動狀態，反復經歷從陸地到海洋、從酷暑到嚴寒的全過程，因而集裝箱防腐要求很高。1962年國際標準集裝箱誕生以來，溶劑型涂料一直是集裝箱制造行業中主要涂料，約占95%，主要使用三層油漆配套體系防腐，底漆為溶劑型環氧富鋅漆，面漆為氯化橡膠防腐，都存在VOC排放污染，而且氯化橡膠樹脂在制造過程中會放出CCl4，破壞臭氧層。為此中國集裝箱行業協會通過了《中國集裝箱行業VOCs治理行業自律公約》，強制推行水性化涂裝，以實現VOC減排80%的目標。目前集裝箱用水性涂料仍存在技術難度，在環保上也存在廢氣、廢水、廢渣需要進一步處理，由此可能帶來高昂的成本難以接受，因此“油改水”道路依然漫長而艱辛。

    集裝箱體積巨大，而且需要內外噴涂，因而噴涂方式的改變將會因前處理的復雜而受限制。盡管如此，水性化、高固化和粉末涂料的使用是集裝箱涂料未來的發展方向。杜邦公司曾積極推介粉末涂料技術在集裝箱上的應用，未來將會為集裝箱的涂裝市場提供更多選擇。目前高能紅外技術已經實現大型工件的烘烤固化，隨著更加先進的涂裝工藝的應用以及粉末技術的進步，集裝箱的粉末涂裝并非不可能。

    2.2汽車涂料市場

    汽車制造業是涂料最大的用戶之一，每次VOC排放量的大幅下降都與采用新型涂料有關，如20世紀80年代初引進高固體分涂料，80年代末采用水性涂料，90年代粉末涂料開始用于汽車制造業�！案呒t外”加熱技術用于粉末涂料的固化，使粉末涂層的平整度和光澤與液體涂料相媲美，可用于轎車面漆和罩光面漆，從而實現了涂裝工藝的革命。

    在乘用車領域，粉末噴涂技術已經得到了克萊斯勒、通用汽車、PSA、BMW、SWART和法拉利等公司的認證；在商用車領域，目前，VOLVO、SCANIA、IVECO、TATA和集瑞聯合貨車等已經采用了粉末涂裝技術生產。中國粉末涂料在汽車中的應用主要集中在汽車零部件方面，如汽車發動機、汽車底盤、車輪、濾清器、操縱桿、反光鏡、雨刮器和喇叭等，基本上都為黑色。國內江淮汽車已實現車廂的粉末化噴涂，其性能超越了溶劑型涂料。隨著技術的日趨完善和粉末涂料性能的提高，現已完全能滿足轎車涂裝的各項要求，如:外觀裝飾性、耐候性、耐化學品性、抗劃傷性、抗紫外線性等。粉末涂料在整個噴涂過程中可以循環使用，節省成本。粉末清漆的烘烤過程比較干凈，可以長時間保持烘房的清潔度。粉末罩光涂料具有與溶劑型涂料同等的涂膜外觀，初期投資少，現有涂裝設備稍做改造即可投入使用。

    汽車粉末涂料的進步令人鼓舞，“輪轂粉”替代溶劑型底漆涂裝于汽車輪轂具有更好的耐劃傷性、耐石擊性以及表面性能，可將液體涂料的四涂改為粉末三涂，取消了底色漆，因而應用底面合一的底粉，成為汽車新的涂裝方向。粉末清漆已成功使用了30a以上，比水性清漆技術更加成熟，有明顯的優勢。特殊金屬效果的粉末涂料表現出比水性漆更好的層間附著力和兼容性，使涂裝過程中VOC排放下降近50%，如仿鉻粉末涂料（電鍍粉）用于汽車輪轂涂裝替代不環保的拋光工藝，達到電鍍效果。傳統的汽車輪轂用水電鍍達到鍍鉻效果，水電鍍一般的鍍層材質采用“六價鉻”，具有嚴重環境污染問題，為了解決污染問題而使用真空電鍍工藝，即“底粉+溶劑型底漆+溶劑型介質漆+電鍍層+清漆”工藝。而應用“輪轂專用介質粉”可完美替代“溶劑型底漆+溶劑型介質漆”，越來越多得成為工藝主流。最終的電鍍涂層具有高豐滿度、高流平、高硬度，零VOC排放，未來汽車領域會有更多的粉末涂裝案例。

    2.3卷材（PCM）涂料市場

    預涂卷板廣泛應用于建筑、家電和家具等行業，需要大量的涂料防護。據Future Market Insights公司預測，2027年全球卷材涂料銷量預計達到136.8萬t。國外研究和生產彩涂板已有50a以上的歷史，現在歐洲大約有10條粉末涂裝線。我國卷材涂料生產始于20世紀80年代，雖然起步較晚，但發展極為迅速，技術水平也有了大幅提升。據慧聰涂料網估計，到2020年，涂料行業總產量預計增長到2200萬t左右，年均增長率5%。如果按2014年卷材涂料占涂料總產量的2.78%的份額來計算，到2020年，卷材涂料能達到60多萬t產量，加上6%的復合增長率，保守估計到2020年能達到80多萬t產量。

    至今為止，幾乎所有的預涂卷鋼板都是使用液體涂料來涂裝的。PCM涂料已形成了一個巨大的產業，逐漸向延長使用壽命、增加產品的功能和環境友好型方面發展，水性涂料、粉末涂料、光固化涂料等都有小批量應用。PCM粉末涂料也是粉末涂料的一個重要分支，零VOC，柔韌性優異，在耐寒、耐熱、耐時效方面均高于溶劑型涂裝。

    合肥榮事達-美泰克合資公司1998年從德國EISENMANN引進了中國第一條16m/min的高速平板粉末噴涂流水線，主要應用于家電板。杭州馮氏卷鋼材料有限公司在“十二五”期間成功開發專用于卷材粉末涂裝的設備，并在其杭州工廠實現25m/min的大規模卷鋼生產。2017年3月，山東科瑞鋼板有限公司“高速靜電粉末彩色涂層鋼板”實現了國內80m/min的PCM高速靜電粉末噴涂，填補國內該項技術的空白，標志著我國彩涂板加工技術進入零VOC的技術領域。

    2.4家具涂料市場

    中國共有3400余家木質家具生產企業，目前中密度纖維板（MDF）均使用脲醛噴漆或聚乙烯膜貼塑進行裝飾，這2種方法都存在環保問題。近年水性涂裝在家具行業廣泛普及并被社會大力推崇，但水性涂料由于含有50%以上的水，烘烤時有機溶劑與水一起蒸發出來，并非“零VOC”揮發，此外水性涂裝存在成本高、加工周期長、漆面硬度低、豐滿度差等諸多問題。而通過低溫固化粉末與遠紅外固化技術共同實現了MDF板的粉末涂裝，實現了真正意義的MDF環保涂裝。粉末涂裝顏色豐富，有表面砂紋效果、高光效果等不同裝飾效果，而且比傳統液體涂料具有更好的耐化學性和持久性。這項技術的關鍵在于使用低溫固化透氣粉末涂料以及使用低溫催化燃燒天然氣產生紅外輻射為主、電加熱中波紅外為輔的低溫固化技術，在一個特殊設計的氣體催化爐內進行，固化時間短，全程粉末自動涂裝僅需1h，可將采用液體涂料涂裝的45d交貨期縮短至3d，而且每平方米綜合成本比傳統溶劑型涂料或水性涂料成本降低20%~40%。

    宜家已經大規模引進粉末涂裝技術，索菲亞在其板式家具中開始大規模采用粉末涂料，國內家具企業如兆生、勵泰、東健科技、博洛尼、歐林等也在推廣粉末涂裝木制家具。

    據來自中國林產工業協會的數據顯示，2016年中國人造板生產繼續保持增長，全國人造板產量首次突破3.00億m3，居世界第一位。木材涂料是一個巨大的市場，如果使用粉末噴涂，每年將有數百萬t的粉末需求量，而中國的粉末涂料2016年總產量還不到200萬t。因此粉末涂料應用于MDF市場成功喚醒了一個“沉睡的巨人”，可以期待，隨著粉末技術與涂裝技術的進步以及全球消費者對環保越來越高的需求，木材粉末涂料將迎來快速增長。

    2.5工程機械與農用機械

    我國共有1300余家工程機械制造企業、2500余家農用機械制造企業，工程機械自給率達到80%以上，裝載機、挖掘機、汽車起重機、壓路機、叉車、推土機、混凝土機械等一大批工程機械產品銷售量和銷售額位居世界第一位。

    工程機械和農用機械長期暴露在戶外惡劣的環境下，承受著不同程度的腐蝕，對涂膜附著力、機械強度、耐磨性、耐腐蝕性及耐候性都有較高要求，工程機械的防護與裝飾尤其重要。2015年工程機械（含叉車和農用機械）行業的涂料用量10.2萬t，其中溶劑型涂料占總量89.3%、粉末涂料9.5%，水性涂料僅占1.2%。工程機械（含叉車和農用機械）的薄板件的涂裝可采用粉末涂料涂裝，在投資和運行成本上具有一定的優勢，山推工程機械、土耳其YARIS、徐工科技、徐州卡特、上海龍工、星光農機等工程機械、農機企業均在駕駛室、結構件、覆蓋件上使用了粉末涂裝工藝，中國一拖也在管件上使用了粉末涂料涂裝工藝，未來眾多的工程機械結構件將會使用高固體分涂料或粉末涂料這類環保涂料進行涂裝。

    2.6船舶及海洋工程

    海水是一種強腐蝕介質，波浪、海流對金屬構件產生往復沖擊，海洋船舶用金屬通常要遭受比其他工業物件更多的紫外線照射和海水侵蝕而更易腐蝕降解，因此需要重防腐涂料對其加以防護。船舶涂料的主要品種有：水線涂料、船殼涂料、甲板涂料、油艙涂料、飲用水涂料、壓載水艙涂料、防污涂料等。粉末涂料有著極其出色的耐候性、耐磨性和耐腐蝕性，可為船舶生產及使用提供良好的性能和維護成本，不過受涂裝尺寸和現場施工所限，目前尚沒有應用實例。

    但粉末涂料在船舶管道系統已有成功應用，包括海水管道、淡水管道、蒸汽和廢水管道、燃料和油料管道、排污管道等，一般1艘萬噸級船舶管道系統總長可達30000m。除船舶管道外，船舶上耐腐蝕泵、耐腐蝕閥門、耐蝕波紋管補償器、海水濾器基本采用環氧粉末涂裝。

    我國海洋防腐涂料需求保持年均30%的增長速度，作為海洋開發基礎設施的跨海大橋也在不斷新建，為海洋防腐涂料帶來巨大市場。海洋防腐涂料一般要求10a以上壽命，粉末涂料可將重防腐與超耐候完美結合，在極其苛刻的海洋腐蝕環境下，FBE作為重防腐底涂，氟碳粉末作為超耐候面層。

    重防腐環氧粉末涂料已成功應用于海洋環境的跨海大橋的鋼管樁，美國ASTMA972/A972M-00“Standard specification for Fusion Bonded Epoxy Coated Pipe Piles”明確提出用熔結環氧涂層作為鋼管樁防腐的技術和標準。如杭州灣跨海大海鋼管樁防腐方案為：泥下區鋼管樁采用單層FBE涂層（涂層厚度≥300μm），涂層外表面具有30~100μm的粗糙度;承臺以下約42m水下區采用雙層FBE涂層（涂層厚度≥600μm）耐磨、耐沖擊;鋼管樁承臺以下約8m范圍潮差區采用加強型三層FBE涂層（涂層厚度≥800μm），最外層使用氫化環氧粉末技術提高海洋大氣環境下的耐候性。通過在同一鋼管樁上按照需要連續噴涂不同層數、不同性能涂層的先進工藝，使整根鋼管樁具有抗海水腐蝕、抗泥沙沖刷、抗海生物附著、抗紫外線輻射等優點，設計壽命100a。港珠澳跨海大橋鋼管樁防腐外壁采用雙層FBE涂層技術配合陰極保護提供120a的長效防護。

    這些重防腐粉末涂料成功應用于海洋環境中的鋼構件的重腐蝕防護案例，可為處于海洋環境中的船舶、鋼構件提供積極的防護參考。

    2.7鋼結構防腐

    中國共有5000余家鋼結構生產企業，傳統的鋼結構防腐通常需要重防腐以及超耐候的性能，因此一般使用不同防腐涂層的組合配套體系，如環氧富鋅+環氧云鐵+氟碳（或聚氨酯）面漆，但這種配套防腐工藝由于VOC排放較大，對環境以及人身健康存在傷害。而重防腐粉末涂料和超耐候粉末技術已經相當成熟，FBE或環氧富鋅粉末涂料可以提供底涂，提供優異的附著力或犧牲陽極的電化學保護，而FEVE氟碳粉末可提供長達20a以上的耐候保證。