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一文看懂水性集装箱涂料
2019年03月25日    阅读量:19490    新闻来源:大连连晟  |  投稿

自20世纪80年代在我国创建以来,集装箱制造业经过了30多年的发展,已经成为成熟的产业,每年有250万~300万TEU的新造集装箱的需求量,需要涂料量为18万~22万吨,基本上以溶剂型涂料为主,约为95%左右。而传统的工业涂料含有大量的有机溶剂,溶剂在施工和干燥的过程中大都挥发出来,这不仅严重污染了环境和危害了人类健康,同时还对资源造成的极大浪费。据资料显示,钢铁制品及其设施在涂装过程中挥发掉的VOC总量约占全球VOC总量的20%~25%,已经成为大气的主要污染源之一中国涂料在线coatingol.com

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近几年来,在国家政策的推动下,各地陆续颁布了有关“油改水”的环保政策而对于集装箱涂料行业而言,2017年中国集装箱行业协会在行业内强制推行“禁油推水”的政策并制定了行业标准,“箱漆”从此迈入了水性涂料的时代。经过将近两年的发展,“箱漆”也已从“两强并立”发展到“群雄并起”的时代,其中两强指的是德威与KCC,群雄指的是中涂化工、中远关西、麦加、集泰、海虹、豪立、晨阳等企业。


水性集装箱涂料配套


根据行业标准,目前箱身漆体系普遍采用“3+2”的配套方式,其中“3”指的是外配套的三道漆,分别是双组份环氧富锌底漆,单/双组份环氧中间漆与丙烯酸外面漆;“2”指的是内配套的两道漆,分别是双组份环氧富锌底漆与双组份环氧内面漆。对于中间漆,有选择单组份的,也有双组份的。

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水性环氧富锌涂料

由于锌粉的存在,水性环氧富锌涂料可有效地对箱体进行阴极保护,延缓箱体腐蚀进度,防止因磕碰引起的漆膜脱落,因此该体系得到了箱东的一致认可。

水性环氧富锌涂料,主要成分包括环氧树脂、固化剂、锌粉及各种助剂,活泼金属锌粉可与水发生化学反应,因此在有锌粉存在的组分中,不可以含有水分,而环氧涂料中的环氧树脂和固化剂也不可以在一个组分中,因此设计配方时有2种思路(锌粉与环氧树脂在一个组分中;锌粉与胺类固化剂在一个组分中)。

因水性环氧富锌涂料是给箱体提供防腐的主要涂层,因此该产品的防腐性能、机械性能为配方设计要点,同时要重点兼顾施工性能。


水性内面漆

目前水性内面漆主要的配方体系有:水性环氧内面漆、水性丙烯酸环氧内面漆2种。

水性环氧内面漆。该体系是原溶剂型体系内面漆水性化的方案,主要组分为水性环氧乳液、水性环氧固化剂、防锈填料、颜料、功能填料等组成。考虑到体系的稳定性,一般采用自乳化的环氧乳液,但目前看来国内企业生产的树脂大部分有一定提升空间。

水性固化剂方面,目前各家涂料供应商差别非常大,但从防腐角度考虑,水溶性非常优异、反应活性较低的固化剂不适合用于水性集装箱涂料内面漆。因亲水基团的引入,在同等条件下水性涂料防腐性能没有溶剂型的好。

水性丙烯酸环氧内面漆。该体系一般选用特种丙烯酸树脂作为主体树脂,再引入液体环氧进行杂化。该配方体系的优势为成本相对较低,但考虑防腐的因素,目前占市场80%以上份额的主流涂料供应商,没有选择该体系。


水性中间漆

水性中间漆主要的配方体系有:水性环氧中间漆、水性丙烯环氧中间漆、水性丙烯酸中间漆3种

水性环氧中间漆、水性丙烯酸环氧中间漆配方设计思路与水性内面漆类似。而水性丙烯酸中间漆的主体树脂为高相对分子质量的丙烯酸乳液,因丙烯酸乳液与环氧乳液成本差异巨大,该配方体系的成本优势明显,但随着国产环氧乳液性能的提升,成本优势有降低的趋势


丙烯酸面漆

水性丙烯酸面漆因丙烯酸乳液单体的不同,主要分为纯丙乳液、硅丙乳液和苯丙乳液

水性丙烯酸面漆主要是赋予漆膜优良的外观、较高的耐候性及耐水性等性能。硅丙乳液的耐候性、耐水性及耐沾污性都优于其他2种乳液,但因硅烷等引入,成本较高;相对而言,纯丙乳液的性能和成本较均衡,目前应用最多;苯丙乳液耐候性稍差,但成本优势明显。

丙烯酸面漆除乳液组分外,颜料也是重要的组分之一。从环保角度看,目前使用的颜料都为无重金属的产品,但部分颜料稳定存在对pH有一定的要求,因此配方设计时需对各个颜料pH需求进行确认并处理。


性能要求及相关标准


长期漆膜性能

长期漆膜性能主要包括防腐性能、机械性能、耐候性3个方面。比较权威的测试标准为KTA实验室进行的IICL测试,另外中国集装箱协会(CCIA)组织制定的JH/TE08—2015《集装箱用水性涂料涂膜检验方法和验收标准》中对漆膜长期性能的要求主要参考借鉴IICL测试方法。

因内外配套体系不同,测试流程方法也有差异,具体流程如下图所示。


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漆膜验收标准及初期耐水性等要求规范

漆膜验收时主要对漆膜流挂状态、针孔/暗泡状态、颜色外观、露底情况等进行考察。集装箱协会组织编写的JH/TE08—2015对膜厚、附着力、外观等要求都进行了具体规范,为行业重点参考标准,另外部分箱东也有各自公司的具体验收标准,分别进行了内部控制指标的设置。本文仅介绍实际应用中遇到的重点项目。

针孔、暗泡

因为乳化剂等表面活性剂的影响,水性涂料更容易产生气泡,成膜后的表现即为针孔、暗泡;当针孔、暗泡严重到一定程度后,呈现蜂窝状,将严重影响涂层的防腐性能,特别是穿透性针孔极易产生点锈。目前主要的处理方式是依靠添加助剂来实现,从而使涂料的成本有较大提高。


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初期耐水性

主要包括箱外初期耐水性和箱内泼水实验2个方面。其中箱外初期耐水性主要针对集装箱下线后天气持续下雨的情况,对漆膜的干燥性、初期交联密度、漆膜水溶性物质含量等提出较高要求;箱内泼水实验,考察的是箱内是否有露底情况、是否有穿透性针孔及漆膜初期干燥性能。

 IICL测试方法及评价标准

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水性集装箱涂料存在的主要问题


原材料供应的问题

树脂、助剂等高附加值的原材料主要是由国外大公司供应,这是因为国际大公司在水性涂料技术方面有几十年的技术积累,都有一定应用经验,但这也给国内各个技术型企业提供了一个“天高任鸟飞”的市场环境。

能耗高的问题

与原溶剂型体系的三喷一烘及快干稀释剂使用相比,水性体系只能通过外部加热耗能的方式调节温湿度。但随着国家清洁能源的进一步推广,低VOC排放的水性涂料应用前景更加广阔。

水处理的问题

因为水性涂料含有一定量的水溶性物质,因此水性喷涂工艺的废水比溶剂型工艺的废水更难处理。但相对来说,集装箱涂料涂装集中度非常高,可以对污水进行集中处理。

漆病的控制问题

因水性涂料对温度、湿度、枪嘴磨损程度等都比较敏感,随着气温的变化若没有及时调整调漆工序,极易发生粗糙和流挂现象。但目前来看,主流的水性集装箱涂料供应商都摸索出了一套现场控制的手段,可对相关问题进行预测,防止发生批量问题,造成较大损失。

结语


目前水性集装箱涂料的大规模使用,为工业涂料水性化大规模应用开了先河,随着涂料研发工程师技术知识的逐渐积累、原材料技术性能的拓展、涂装工艺的进一步完善,水性工业涂料将进一步走向成熟,从而为涂料行业绿色化做出巨大贡献。


标签:工业涂料工程建筑涂料技术中心防腐涂料防水涂料
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