我国粉末涂料与涂装行业发展特点

买化塑

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我国粉末涂料行业产业链完整,利于粉末涂料发展;粉末涂料的原材料、制粉设备国产化率非常高,利于成本的降低;
研究课题:粉末涂料

在世界百年未有之大变局和疫情反复影响下,我国粉末涂料与涂装行业在逆境中求发展,在变局中开新局,深入贯彻新发展理念,努力构建新发展格局,深入实施创新驱动和绿色发展战略,在推动高质量发展的征程中,凝心聚力,攻坚克难,面对原材料价格上涨、传统下游领域需求紧缩、能耗“双控”、“双”达标、疫情反复等各种大考,行业整体经受住了考验,享绿色发展所带来的机遇,应用领域不断拓展,产量继续保持高速增长。同时产业链产能继续呈扩张态势,软硬件水平大幅提升。

近年来我国热固性粉末涂料的市场增长情况


行业整体呈现增收不增利

我国粉末涂料行业产业链完整,利于粉末涂料发展;粉末涂料的原材料、制粉设备国产化率非常高,利于成本的降低;相对特殊的产品、设备精度及稳定性与国外还有一定差距;总体而言,粉末涂料在我国涂料领域中供应链风险隐患较小。从国内市场维度来看,原材料像环氧树脂聚酯树脂所用上游材料的数量在其领域为小众应用,对市场的影响不大,但反过来这些材料的波动对环氧树脂、聚酯树脂影响很大,粉末涂料及上游材料行业向上缺乏定价权,定价权掌握在基础材料供应商手里。同时由于行业集中度低,竞争激烈,粉末涂料对下游客户的定价权也基本缺失,价格波动很难向下传递。从整个产业链上来讲,粉末涂料及其上游材料在产业链上议价能力较弱。

粉末涂料上游产业产能充足,完全能够满足粉末涂料发展,但近年因为环保、安全及疫情防控等因素对上游影响非常大,造成供应稳定性变差。上游产业集中度逐渐提高,对提升产品质量、降低无序竞争有利;但上游产业区域分布过于集中,不利于市场稳定,当地政策、环境等变化对粉末涂料行业影响变大。

随着市场对粉末涂料认识的不断深入,越来越多涂料下游用户愿意接受环保型的粉末涂料产品。2021年对于粉末涂料行业而言,几近所有原材料成本较2020年都有比较明显的增长,同时“提价难”的老问题依旧存在,价格难以向下传导,再加上市场无序竞争等因素影响,利润空间受到了明显压缩,行业整体呈现增收不增利局面。


新能源汽车快速增长为粉末涂装带来风口

2021年新能源汽车产销分别完成354.5万辆和352.1万辆,同比均增长1.6倍,市场占有率达到13.4%,高于上年度8个百分点。新能源汽车的快速发展及其国产化,给粉末涂料行业也带来了风口。新能源汽车的相关设备例如转子、启动电机、母线排、电池盒、液冷板等绝缘电子元件基本采用粉末涂装。所用的粉末涂料需要优异的电气绝缘性能,对底材有良好的附着力,优异的耐热性及耐机械、热冲击性能、耐化学品以及耐湿热性能。目前液冷板、电池侧板等用的一般就是静电喷涂,膜厚控制在150~250 μm左右;流化床喷涂,铜排目前用的这种工艺,膜厚一般在300~600 μm;静电流化床喷涂,电机转子一般用此工艺,然后通过中频固化。

①母排绝缘。母排被广泛应用功率转换领域(如太阳能逆变器、风能变流器)、通讯领域(通讯基站、配电系统)、交通领域(新能源汽车、充电桩、电动船舶)、计算机(服务器、大型主机)以及电源柜等诸多领域。新能源汽车以及配套充电桩也在使用大量母排,目前中国市场引领新能源汽车的风向,有确定的市场前景,但目前产品形式多以浸涂为主,效率低,有待开发更高效施工的产品类型。

②磁性材料用绝缘。磁芯材料总类较多,在汽车领域也有应用,软磁芯作为汽车充、放电接收端,可以提高充电效率,磁芯也可以用在高低压变压器、电源滤波器等领域。原来此领域多为油漆喷涂,受环保政策的要求,逐步转向粉末喷涂,但因特殊的使用环境,不仅有电感要求,自动化的涂装要求,还有高温高湿测试、冷热循环等技术要求,有待持续的配方技术开发来解决产品的使用要求。

当前,越来越多的粉末涂料企业已经或者正准备涉足新能源领域,这对于此领域未来进一步发展是好事,但由于新能源领域相关技术目前还处于快速迭代阶段,所用的粉末涂料还没有制定相关行业标准,依据的主要还是新能源企业自己的企业标准,因此建议相关企业务必要注意质量把控,不要一味地通过价格手段来切入市场,给行业长远发展带来隐患。


MDF家具粉末喷涂领域机遇与挑战并存

受环保政策驱动及行业多年培育和拓展,这两年MDF粉末喷涂在定制家居行业蔚然成风,头部家具品牌企业相继兴建生产线,并大力推广MDF喷粉产品,使得MDF喷粉成为行业热点。近两年越来越多的家具厂商看好MDF喷粉板绿色环保、设计多样化等优点及市场潜力,纷纷投资MDF喷粉生产线。据不完全统计,近两年全国大大小小兴建的MDF粉末喷涂厂将近30家,MDF粉末喷涂线已经安装有近百条,为粉末涂装在家具领域进一步拓展奠定了基础。在2021年《国家先进污染防治技术目录(大气污染防治、噪声与振动控制领域)》文件中,非金属热敏材料低温粉末涂装技术作为推广技术被列入其中。目前,宜家、欧派、我乐、兆生、宜客居等越来越多品牌家具企业开始“漆改粉”!

目前MDF领域粉末涂装外部面临三个方面挑战,一是水性木器漆的竞争,从溶剂型改为水性漆喷涂线比较容易;二是贴膜方面的竞争,三聚氰胺纸贴面具有低成本的优势;三是全家具的竞争,在铝材表面喷涂粉末涂料,再进行热转印得到木纹效果,以铝代木可回收利用。从内在原因考虑,MDF粉末涂装技术作为系统性的解决方案还不够成熟,大家对这个系统的复杂性以及与传统金属基材涂装不同之处还没有足够的认识,结果有企业大批量投产后,成品率低,导致企业亏损,很难维持下去。新兴领域突破来之不易,未来期盼产业链关联企业能联合起来,不断完善当前技术和工艺方面的不足,务实前行,给家具企业提供一体化系统解决方案。


集装箱整箱粉末涂装取得突破

集装箱运输是全球物流的主要方式,也是多式联运的重要载体。我国集装箱行业产销量已连续多年来稳居世界第一,每年新造集装箱超过300万TEU。为了减少集装箱生产喷涂过程中废气VOCs超标排放带来大气污染问题,中国集装箱行业协会从2015年开始组织行业技术力量开展VOCs综合治理,采用全面推行低VOCs的水性漆涂装技术,2016年中国集装箱协会组织行业缔结《中国集装箱行业协会VOCs治理自律公约》,在全行业推行“油改水”,统一推行新型水性环保涂料,实现了VOCs大幅减排,此行动得到国务院大气治理领导小组的积极肯定,并通报全国,成为提振行业健康发展信心的里程碑事件。随着工业涂装技术不断进步,比水性漆环保指标更优的喷粉涂装技术不断成熟,并在装备制造行业开始应用。中集集团集装箱板块联合广东景云环保科技有限公司历经3年钻研,在2021年取得突破,其全喷粉工艺经多次试验证明:质量水平、综合成本、HSE性能均全面超越水性漆。

⑴ 质量更优——所有工艺参数完全实现自动控制,保证了集装箱整体涂装质量的一致性。

⑵ HSE全面达标——产线自动化运转,大幅减少了现场作业人员,降低了劳动强度,彻底颠覆了集装箱“劳动密集型”的传统生产模式;同时,作业过程实现人、机、料完全隔离,改变了“脏乱苦”,生产环境发生质的飞跃;全面应用整箱粉末涂装技术,每年可大量减少VOCs、废水、废渣排放,以及温室气体产生。

⑶ 成本更低——比传统涂装线节约用工成本达90%以上。


低温/快速固化市场需求强劲

⑴ 低温固化

新兴领域市场的“漆改粉”,如近年用粉末喷涂量有强劲需求的工程机械领域、木质家具、汽车领域等,在这些领域粉末涂料市场份额逐年增加,但由于市场的特殊性质,一般都需要低温固化,市场对低温固化粉末涂料的需求日渐迫切,一般要求固化温度在140 ℃以下。众所周知,目前大部分的粉末涂料产品所用的树脂固化温度较高,导致它们只能涂装在金属类等能够耐高温的基材上,而且只能用专业的喷涂、固化设备进行施工,这在很大程度上限制了粉末涂料的推广应用。如果固化温度降低到较低温度就能很快扩大应用范围,如木材、工程塑料碳纤维等领域,从而拓宽粉末涂料应用边界。

当前降低粉末涂料固化温度主要有两种途径:一是开发适合粉末固化的不饱和聚酯型、不饱和丙烯酸型聚氨酯丙烯酸等类型的新型低温固化树脂;二是改变涂装工艺,例如用红外固化(近红外、中远红外)技术,能使涂膜和基材同时加热,或者发展UV和电子束辐射固化技术,使粉末涂料快速固化。

低温固化的优点:

① 极大地降低生产环节中烘烤产生的费用,大大减少能源消耗,降低碳足迹;

② 提升效率增值:减少了固化时间,缩短了生产周期,提高生产效率,增加经济效益,提升粉末涂料的应用领域,不再局限于金属等耐热的基材的表面涂装;

③ 大型工件(如工程机械部件及结构件)较厚,传热慢需要消耗较多的能源,低温可以改善固化效果。

⑵ 快速固化

目前传统的粉末涂料固化工艺条件都比较苛刻,固化条件在10~20 min@180~200 ℃,局限了粉末涂料的使用领域。随着粉末涂料技术的革新及涂装技术日趋成熟,“漆改粉”在重型机械、汽车、卷材等喷涂领域不断扩大,为节约生产工序,一般采用快速固化粉末涂料,固化条件控制在1~5min@ 210~230 ℃,大大缩短固化时间,给粉末涂料未来涉及的领域提供了很好的解决方案。

目前快速固化解决方案同样有两种:a)合成高反应活性聚酯树脂,技术创新上主要还是通过高官能度和高催化剂量来达到,寻找更高效的催化体系,在提高催化活性的同时,保证交联反应,延时效果从而达到合适的化学稳定性;b)利用红外技术,发展红外固化(近红外、中远红外技术),高强度的辐射能量在很短的时间穿透整个涂层,能使涂膜和基材同时加热,升温快、节能、提高生产效率。

快速固化的优势:

① 减少粉末涂料烘烤时间,提高生产效率,实现快速或高速涂装;

② 缩短生产周期,降低生产成本,减少能耗。近几年经过材料和涂装设备工艺的不断更新迭代,目前粉末涂料低温/快速固化技术和市场均取得很大进展,功能性上有了很大提升和保证,但在装饰性方面还有待进一步提升。未来随着国家双碳战略不断落地,低温/快速固化将会带来粉末涂装新的风口,期盼产业链同仁继续努力。

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高Tg值粉末涂料应用前景光明

高Tg值粉末涂料耐高温性能、防腐性能以及对基材的附着力性能优异,适用于非常恶劣的应用环境。主要用于石油开采用的钻杆、油管和套管的内壁防腐以及各种输送高温介质的管道内外壁的防腐。用户主要是各大油田以及做管道防腐的厂家。石油开采所用的钻杆以及油管和套管的内壁都需要进行防腐处理。随着地下深度的增加,温度会相应提高,地球的平均温度梯度为3 ℃/100 m,即地下深度每增加100 m,温度就会增加3 ℃。石油开采的井深以3000~5000 m的居多,井下温度多在100~150 ℃的范围内,所以玻璃化温度大于150 ℃的防腐粉末涂料将有很大的应用前景。目前,该类产品主要依赖进口,国内还没有成熟的产品应用到石油开采的钻杆、油管及套管的内壁防腐,国外该类产品市场价格很高。国内值得开采的油田有几百个,每个油田又有若干个采油厂,每个采油厂开采用的管道都需要进行防腐处理,所以高Tg耐高温粉末涂料具有广泛的应用前景,同时能够给企业带来很大的经济效益。

高Tg值粉末涂料的制备主要从原材料树脂、固化剂以及助剂考虑,普通树脂不能达到要求,可以通过对树脂进行改性,提高树脂官能度、增加耐温基团等方式提高Tg值。另外固化剂和助剂也相当重要。树脂的玻璃化温度提高必然会带来涂层脆性的增加,需要从原材料、固化剂和助剂方面考虑,对涂层脆性进行改善,才能得到综合性能优异的产品。


粉末涂料涂装工艺不断升级

在粉末涂料涂装工艺方面,主要包括了涂装本身的升级以及涂料涂装的一体化升级。这两种升级是相辅相成的,其中任意一个的发展对另外一个的发展都产生着积极的引导和推动作用,且两者的提升对整体的产业升级均会产生较大的影响。

相对于涂装工艺来说,国外在近些年来的发展过程中,已经形成一套十分科学且高效的工艺流程,总的来说主要包括数据、工装、工艺、工具、品牌等几个重要方面。这几个不同的方面对涂装工艺的升级均有着不同的侧重点。

⑴ 在数据方面,国际企业会通过持续不停地对基础数据进行收集和分析,从而获得同类型产品一系列乃至整个系列的优劣势,从而进行更好的总结和提升;

⑵ 在工装方面,会根据产品结构设计最合理的工装,并且通过总结进一步提升工装的适用性,加大其适用范围,从而达到节省成本的目的;

⑶ 在工艺方面,会进行十分严谨的论证以及强有力的执行力;

⑷ 在工具使用方面总结使用经验,通过与数据的结合得到其优化的使用体验;

⑸ 在品牌铸造方面,通过其过硬的产品性能得到客户及同行的认可。

这些不同的方面均针对着整个行业进步的不同方向,这些板块构成整个涂装工艺的发展。但是归根到底,这些方面均可以总结到产品和技术这两个大方面,多方面的提升无外乎这两个方面的产业升级。系统来说,产品和技术是整个涂装工艺升级发展的核心,这两方面是相辅相成的,而这两个方面则是链接整个行业的关键纽带,其中产品决定了应用,也取决于应用,而应用则反映了市场,市场要求了应用;而技术带动了工艺,工艺激发了技术的不断升级。在整体思路方面,国内相关企业在工艺方向上已经有了与国外企业相同的方向,但在实行起来仍具有不足及不完善之处,其中的关键在于技术上与国外相比还不够成熟,在管理方面与国外相比还存在差距,涂料工艺的升级还有着更大的发展空间,也需要行业更进一步的发展与进步。

在涂料涂装的一体化升级方面,涂料与涂装联系是十分紧密的。在行业发展初期,涂料生产和涂料应用完全是分开的,当涂装作为整个行业的最终结果出现质量相关问题时,在责任方面会出现责任主体不明的情况,而粉末涂料行业作为应用型行业在使用过程中,质量问题是难以忽视的重点,市场与行业的相关矛盾也在某种程度上影响了行业整体的发展。为了行业顺利的发展,需要对生产与应用分离开的现状进行改善。近年来,有企业尝试了“涂料、涂装智能化自动一体化”的运行模式。其主要流程在于涂料生产企业不仅向工程机械企业提供涂料产品,还提供了相应产品的涂装服务。在这一整个的流程中,客户只需提供需要进行涂装的原产品,到涂装完成前的所有环节则均由粉末涂料供应商完成。由粉末涂料供应商提供全套的涂装服务已成为当前行业发力的重要方向,趋于技术与服务的一体化、多元化是当前行业的主流目标,国际上具有竞争力的大型企业也在逐步实行该多元化理念,通过业务与服务的多元化,可以显著提升企业在行业中的核心竞争力。在全链条服务的实行过程中,自动化和智能化是当前国内企业及客户重点关注的方向,也是国外企业关注的重点内容。自动化和智能化是全链条服务升级的核心,在全流程中使用智能化生产和应用,利用高性能设备对整个涂料生产环节及喷涂环节进行优化,从而提高生产和应用效率,可以极大地提高行业产值,促进行业的发展。目前这种涂料涂装一体化的承揽方式在发达国家较为普遍,而在国内仍具有较大的发展空间和应用潜力。粉末涂料涂装的工艺升级是十分多元化的,不管是细分的方向来说还是基于自动化、智能化的整体服务,对于行业的提升均具有十分重要的积极影响。

另外,过去几年里不少粉末喷涂工厂对粉房做了升级改造以满足各级政府对喷涂区域安全和清洁的法规和行政要求。随着环保与生产安全规范进一步落地,预计未来5~10年会对粉末喷涂作业装置有进一步提升要求。具体表现在生产作业环境、技术装备性能以及节能减排绩效方面。碳达峰和碳中和的大背景下,企业需要自行评估生产环境经济性,需要对生产数量、品类和能耗进行统计,以满足企业自身发展和当地环保与经济发展双达标。


粉尘和噪音防治工作逐步受到重视

粉末涂料项目建设按要求须开展职业卫生基础建设,建立包含设备设计、生产设施、事故监控、应急预案等要素的职业安全健康管理体系,企业车间预混、粉碎、包装、成品混合处除尘和粉尘回收装置设置率100%,粉尘危害重点岗位劳动100%配备个人防护用品,粉尘定期检测,接触粉尘劳动者100%接受职业健康检查,劳动者职业病危害告知率达100%,职业病危害岗位设置中文警示标志,如实开展职业病危害项目申报。加强粉尘爆炸危险区域安全管理,对防爆区域应加装防爆安全装置来进行生产线安全生产的全面升级改造。车间沉积粉尘不应超过0.8 mm。生产线设备、车间要有防静电措施。建立一套生产线,车间安全防护装置PM(预防性维修)计划。大包装(吨包装)粉末原料/成品包装袋应有接地线并接地。车间禁止抽烟和有关动火作业,如一定要动火作业,必须停止生产并移走粉末原料和成品。对从事粉末涂料生产全体人员(管理人员、工程师、维修技术员、生产线操作工)开展粉尘生产安全培训,让从业人员掌握粉尘爆炸以及防范的知识,杜绝操作上任何失误。另外就是设备选型得当,有条件时,将产生噪音的设备放置在单独操作室,与车间其他部位隔开,采用消声、隔声、减震等控制措施,操作工人应使用耳塞或耳罩,安排适当的工间休息。


“专精特新”成行业众多企业发展方向

2021年1月23日,财政部、工业和信息化部联合印发《关于支持“专精特新”中小企业高质量发展的通知》,启动中央财政支持“专精特新”中小企业高质量发展政策,加快提升中小企业专业化、精细化、特色化及创新水平,通过中央财政资金引导,促进上下联动,将培优中小企业与做强产业相结合,加快培育一批专注于细分市场、聚焦主业、创新能力强、成长性好的专精特新“小巨人”企业,推动提升专精特新

“小巨人”企业数量和质量,助力实体经济特别是制造业做实做强做优,提升产业链稳定性和竞争力。这对于国内粉末企业来说,绝对是非常利好政策,也为行业指明了方向。从行业自身特征上来看,粉末涂料属于工业涂料里面的一支,面对的客户群体非常分散,下游各行各业为了迎合市场,都在强调打造个性化、定制化需求,使得粉末涂料企业产能很难得到有效释放。即使碰到像家电和铝材这样的大客户,又缺乏话语权,利润非常薄,所以未来粉末涂料企业在综合体量上做大也许会很难,但在细分领域做精做强是值得考虑的方向。行业内已有福建万安、安徽神剑、安徽美佳、安徽桑瑞斯、南京天诗、艾格玛新立等多家企业入围各级别“专精特新”小巨人企业。


来源:粉末学会


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