读懂产业丨2024年中国集装箱涂料产业研究报告

2024-03-19 08:33:24 467
前言

集装箱制造受下游需求驱动,与集装箱运输行业景气度直接相关。随着疫情限制放松后货物需求急剧下降,全球集装箱产量大幅下滑。

根据海事研究咨询公司德鲁里(Drewry)向英国金融时报提供的2022年第一季度-2023年第一季度数据显示,20英尺当量单位的集装箱(该行业集装箱的标准尺寸)的产量同比下降了71%,从106万个降至30.6万个。

与两年前疫情时期的激增相比,这一下降是一个显著的逆转趋势。那时,由于疫情导致对实物商品的需求激增,集装箱短缺,因此相关制造业蓬勃发展。然而自疫情限制有所放松、经济重新开放以来,对出口的需求已经减弱,这给航运业带来了相关问题:集装箱过剩使港口不堪重负。

涂料经产业研究中心认为,这是一个正常的价值回归过程。疫情三年,各地塞港、拖卡疏运演滞、船舶运输中断,造成空箱流转停滞、远东港口大面积缺箱现象,只能通过制造新箱来缓解。

随着经济放缓,箱子需求持续减弱,箱子不再稀缺,甚至大批量的箱子存在空闲状态并积压在堆场。根据海事研究咨询公司Drewry预测,2023年新建集装箱产量不会超过180万TEU,远低于2022年的380多万标准箱和2021年的710万标准箱,这是自2009年以来的最低水平。(截止本报告完成前,相关行业数据未发布,我们以多方求证的预测数据为基础数据进行推算研究)

水性色浆

图片来源:新华社


Part 1
2024中国集装箱涂料产业现状

根据德鲁里(Drewry)的数据显示,全球超过96%的干货集装箱和100%的冷藏集装箱,都是由中国工厂生产的。

集装箱从种类上一般可分为干货箱、冷藏箱和特种箱,三者的比例是8:1:1,根据涂料经产业中心市场调研之后推测,目前中国集装箱业的国际市场占有率约为 95%,其中四大集装箱制造企业集团(中集集团、胜狮、新华昌、上海寰宇)占中国集装箱产量的 90%左右。

1.1 市场规模:2023集装箱涂料市场规模21亿,下滑63.79%
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全球正常年份集装箱涂料需求量近25万吨。根据船舶经纪公司Braemar的数据,2023年将有175艘集装箱船退役,2024预计为220艘。伴随集装箱船只的正常退役,预计全球集装箱产量和价格将逐渐回到2021年以前的平稳发展模式。假设单位TEU集装箱对涂料需求为70Kg,单吨售价逐年小幅下降,预计2023年全球新增集装箱涂料需求约为12万吨,对应市场需求约21亿元,较上一年下滑63.79%。


1.2 品牌竞争:集中度高,四足鼎立格局基本完成


2022年,中集集团、上海寰宇、新华昌集团、胜狮货柜、富华集团、浙江泛洋6家集装箱制造企业占据中国集装箱标准干货市场95%以上的份额,中国大陆全部大型集装箱工厂总计31家,总产能接近1500万TEU/a。

从集装箱制造企业分布来看,目前集装箱制造企业大多聚集在沿海省份,产地主要集中在广东、江苏、浙江、山东、上海、天津、辽宁、福建等东部沿海地区,为集装箱的制造及运输提供了极大的便利。

2017年以前,集装箱的涂装主要采用溶剂型涂料,中国的集装箱涂料主要供应商为海虹老人、PPG、宣伟-威士伯、关西涂料、中涂化工、KCC等外资品牌,其市场份额占比高达9成以上。

2016年对于集装箱行业来说,是一个值得永远记住的年份。2016年,中国集装箱行业协会组织会员企业举行了VOCs 治理自律公约签约仪式签署仪式,承诺到到2017年4月1日,整个集装箱行业将从溶剂型涂料改用水性涂料。公约签署以后,依然采用溶剂型涂料涂装集装箱的企业,所生产的每只集装箱将被处以800元的罚款。协会成员包括集装箱产量约占全球50%的中国国际海运集装箱集团(CIMC),和其它一些企业一起,占到了全球75%的集装箱市场份额,而整个中国在全球集装箱市场的比例则高达90%。

因此,这一承诺的意义非常重大。数百万美元被投资用于新建水性涂料用涂装生产线。这种通常让事情在中国变得更为简单的从上至下的做法,展现了出色的效率。以前有40%的溶剂型集装箱涂料采用了有机溶剂,此外,在涂装过程中,还需要添加约20%的有机稀释剂。据估计,集装箱企业在生产线上改用水性涂料后,涂装一只标准干货箱的VOC排放量将从36kg/TEU降至5-8kg/TEU,相当于减少了80% 的VOC排放量。

这是中国整个行业作出的首项自律性承诺,为水性涂料在短时间内占据单一市场领域提供了巨大的机会。国内集装箱涂料民族品牌德威涂料自2017年打破了西方发达国家知名涂料企业60多年的行业垄断,其水性集装箱涂料国内市场份额一度占比超过70%,是箱面市场最大的供应商,全球市场份额占比达到了45%左右。根目前中国集装箱涂料四大供应商分别为德威涂料、金刚化工、中远关西和麦加芯彩,据相关资料显示,合计占有超过市场90%的市场份额。

国内水性涂料知名企业集泰化工也是此领域的有力竞争者,自1990年,集泰打破进口垄断研发生产集装箱用密封胶的,并于1994年占领全球一半以上的细分市场,一直延续至今,此外在集装箱的底架沥青漆市场,连续十年雄踞全球销量第一的宝座,全球市场份额高达50%以上,整体来看,集泰集装箱用产品(含密封胶、沥青漆、水性涂料)居于市场前列。

Part 2
2024集装箱绿色涂装工艺研发进展

目前,我国集装箱涂装应用中水性涂料占比已达99%,只有大约1%的特种集装箱仍需采用溶剂型涂料涂装。根据环保部数据统计,使用溶剂型集装箱涂料,一年VOCs排放量约为20万吨。在使用水性集装箱涂料后,每使用一吨,VOCs排放量降低0.3-0.5吨,年VOCs排放量减少达到约90%。水性集装箱涂料的大规模应用为我国环境保护做出了很大的贡献。

2.1 集装箱涂层配套系统的性能要求

集装箱涂料是指用于集装箱内、外侧的涂料。包括车间预涂底漆、箱内漆、箱外中间层、面漆和箱底防腐漆。由于集装箱在营运过程中往复经历从陆地到海洋的全过程,要求涂料具有在海洋及热带条件下的高耐蚀性,可经受40-70℃的温度急变。同时要装饰性好、不变色、不风化、耐磨、耐化伤、耐冲击,要求商标粘合剂及密封材料有良好的适应性,能经受恶劣条件的考验,使用期最少3年。集装箱涂料是一种高技术含量、多功能涂料。防腐性、厚膜、快干、耐磨性、耐高温高湿性、耐候性和耐修补性是集装箱涂料的必备的性能要求。

但总来说,集装箱涂层来源于船舶涂料的设计,只是集装箱涂层比船舶涂层体系要薄,这是因为它的设计寿命没有船舶那么长,我们以干货箱涂层配套系统的设计为例:

1、涂层设计:海洋性大气腐蚀环境,环境温度范围是-40至80℃,须到达ISO12944中C4-C5,M等级的设计寿命要求;
2、使用寿命:10-15年;
3、质保年限:5年(质保期内,钢材表面由于涂料降级而产生的锈蚀、失效区域不超过ISO4628-3的Ri3等级,其总面积不超过被质保面积的10%);
4、箱内涂层符合装载货物的生物安全要求(通过FDA检测)。

国际集装箱涂层的检测主要包括耐腐蚀性能、机械性能和耐候性能3个方面,测试指定在美国KTA实验室进行的IICL检测标准。箱内涂层除了耐磨测试外,其他测试项都是在进行湿热/盐雾循环测试后,1h内对涂层各项性能进行检测评估;箱外涂层是在进行老化/盐雾循环测试后,1h内对涂层各项性能进行检测评估。

国际集装箱标准化委员会规定,集装箱涂料必须通过KTA实验室的检测,涂层综合性能检测评分需达到70分及以上才算合格。如果是装载运输食品、医药等的集装箱,其箱内涂层还必须通过美国FDA食品级测试。

2.2 集装箱绿色涂装工艺的现状分析

水性集装箱涂料共有两种主流技术和产品。三涂层体系与原溶剂型集装箱涂料体系配套一致,箱内为环氧富锌底漆和环氧内面漆配套,箱外为环氧富锌底漆、环氧中间漆和丙烯酸外面漆配套。多数厂家选择此体系,研发的思路是将成膜物质层面分别对其中相应产品进行了水性化。这种配套体系的防腐性和耐候性是经过多年的应用检验,并得到箱东、箱厂的广泛认可。

两涂层体系是利用水性涂料的特点而创新开发出来的新产品,箱体内外底漆均采用水性偏氯乙烯(PVDC)底漆、水性丙烯酸面漆配套,利用偏氯乙烯树脂对水和氧气的优异屏蔽性能来实现腐蚀防护。该体系涂层数量少,涂料种类均为单组份丙烯酸,因此,施工起来更方便。


集装箱涂料的整体性能主要是由涂料中的树脂决定的。水性集装箱涂料的性能要达到与溶剂型相同的层次,在技术上存在一定的困难,因为水性涂料与溶剂型涂料在成膜机理上的不同导致涂膜性能有所差异。


溶剂型集装箱涂料转为水性集装箱涂料,最大的变化为:三喷一烘变为三喷三烘,同时由于水性涂料对施工的温度、湿度、风速等要求都较高,因此整体喷涂线的布局变化较大。典型的涂装线布局(有时可根据实际情况调整涂装工位顺序)是:车间打砂、底漆涂装和烘烤→(成型、部装、总装)(二次打砂、除油)→预热和预涂底漆→水性环氧富锌底漆涂装→底漆流平→底漆烘房→冷却→中间漆和内面漆涂装→流平→中间漆烘房→冷却→面漆涂装→冷却→线上修补→面漆烘房→冷却→(木地板铺放和完工工位)→底架漆涂装→流平→底架漆烘干→冷却→完工检查。

水性色浆

各个工位容易遇到的问题如下:1)预热和冷却工位:主要是为了在喷涂前保证箱体温度不可以太高或太低,如超过40℃喷涂,极易发生粗糙等问题,如低于15℃,又极易发生流挂等问题;2)流平工位:可以使涂装后的湿膜部分水分挥发,避免直接进入烘房高温加热。因此为保证部分水分的挥发,该工位需要保证一定的风速和温度,风速和温度过低或过高都极易产生气泡、针孔、流挂等漆病;3)烘房工位:烘房温度最好为梯度升高模式,最优的方式为设置低、高温烘房,避免刚施工完水性涂料直接进入高温烘房,出现漆膜被烤焦、内部产生蜂窝状针孔等漆病;同时建议烘房中出风口平行于箱体侧表面,避免直吹侧板引起局部过热和过快的干燥;5)涂装工位:因水性涂料雾化没有溶剂型涂料好,因此需要选择小口径枪嘴,喷涂压力需要适当提高,同时喷涂枪距控制在35cm以上,否则漆膜极易产生针孔、暗泡等漆病,从而对防腐产生负面影响。


2.3 集装箱绿色涂装工艺的升级研究

根据环保部数据统计,使用溶剂型集装箱涂料,一年VOCs排放量约为20万吨。在使用水性集装箱涂料后,每使用一吨,VOCs排放量降低0.3-0.5吨,年VOCs排放量减少达到约90%。水性集装箱涂料的大规模应用为我国环境保护做出了很大的贡献。

但作为替代产品的其中一种,水性涂料在使用过程中,也面临着原材料供应、能耗高、水处理漆病的控制等问题,故集装箱行业在进行水性漆的改善同时,也在开展持续的技术升级研究,如:粉末涂料、电泳、高固含/无溶剂等。本文重点分析下近年相对火热的粉末涂料在集装箱领域的应用。

2.3.1 集装箱粉末涂料体系

集装箱粉末涂层分为箱内和箱外体系,根据IICL评分标准,箱内涂层要求具有较高的防腐性能和机械性能,箱外涂层则更注重耐腐蚀性能。为了实现涂膜对基材很好的保护功能,集装箱粉末涂装使用两涂层,即环氧底粉+面粉相结合的方式,两涂层能使粉末涂层的耐腐蚀性能发挥到最大化,同时涂层具有很好综合性能。箱内涂层体系为环氧底漆+环氧面漆,箱外涂层体系为环氧粉末底漆+聚酯粉末面漆,施工时,先喷涂粉末底漆预固化后,再分别喷箱内粉末面漆和箱外粉末面漆,然后完全固化。下表为集装箱粉末涂料的种类和特点。


2.3.2 集装箱粉末涂装工艺


集装箱粉末涂层总膜厚要求控制在100um左右,包含富锌车间底漆、环氧粉末底粉、环氧粉末面粉或聚酯粉末面粉。富锌车间底漆是在制钢打砂后喷涂,为了保护基材在喷涂粉末涂料前不生锈,金属基材喷富锌车间底漆再到喷涂粉末,中间间隔建议不要超过48h,间隔时间越长,金属基材生锈的风险越大。由于集装箱整箱是焊接而成,焊道处因为采用打砂清理焊渣会将车间底漆全部打掉。在水性漆喷涂工艺中,焊道部分是需要在焊道打砂后,再人工补喷富锌车间底漆,而使用粉末涂料可以省去这个工序,所以集装箱粉末涂装过程中会有溶剂型车间底漆体系和无溶剂型车间底漆体系两种。下表为集装箱涂层配套体系每层膜厚参考值。

集装箱粉末喷涂工艺采用两涂两烤,底漆为纯环氧型粉末涂料,面漆为纯聚酯型粉末涂料。先将箱内箱外喷涂粉末底漆,低温下预固化后,待箱体降温到50℃左右,再喷涂粉末涂料面漆。下表为具体的固化方式和固化特点。

集装箱粉末涂装的工艺流程如下图所示

集装箱的生产是快节奏、大批量的流水线作业,粉末的喷涂施工要适应快节奏的生产线生产工艺。集装箱粉末喷涂线的设计要满足高效率的喷涂需求,约平均每2.5min出1个箱体,一般箱内喷涂使用机器人式高压静电喷枪,箱外使用自动往复式静电喷枪,喷涂1~2遍即可满足膜厚要求。集装箱涂装的质量与粉末涂料的质量、现场环境、施工设备、施工人员等多方面的因素有关。集装箱粉末涂料涂装中一些具体要求如下:

(1)粉末喷涂环境要求干净整洁,保持喷粉室内的温度和相对湿度,建议喷粉房温度20~30℃,相对湿度60%~80%;
(2)喷涂前,检查和调整喷枪电压和电流,以及喷枪的雾化压力,使粉末均匀喷涂,保证喷涂上粉率,建议电压60~90kv,电流10~20μA,雾化压力0.3~0.45MPa(可根据实际喷涂情况调整);
(3)根据实际情况合理调节供粉流化桶的压力,压力过高和过低都会影响粉末的出粉量,建议压力为0.04~0.1MPa;
(4)检查被涂工件是否完全接地,喷涂时喷枪口至工件的距离约15~30cm;
(5)喷涂后的工件加热固化条件以粉末产品技术指标为准,必须保证合理的固化温度和时间,固化不充分或过烘烤都会造成涂层不良。

2.3.3 集装箱粉末涂装优势

2.3.3.1环保优势

自国际标准集装箱诞生以来,溶剂型涂料一直是集装箱制造行业中主要使用涂料,约占95%,存在较大的VOC排放污染。为此,2016年中国集装箱行业协会通过了《中国集装箱行业VOCs治理行业自律公约》,强制推行水性化涂装,以实现VOC减排的目标。集装箱使用水性涂料后,相比溶剂型油漆VOC减少了90%左右,但还是存在一定量的VOC的排放。而粉末涂料是纯固体涂料,在使用过程中零VOC排放,绿色环保,是当今环保压力下涂装行业的最佳选择,下表为几种涂料三废排放对比。

2.3.3.2性能优势

相比水性涂料,粉末涂料的性能优势明显,主要体现在耐水、耐溶剂、耐磨、耐候等性能方面。热固性粉末涂料是在高温条件下发生交联反应,形成致密的网状涂膜,涂层的综合性能非常好;而水性涂料是用水作溶剂或分散介质的涂料,其耐水性和耐溶剂性能差,而且由于水的表面张力较大,涂料对基材润湿困难,容易出现很多缺陷。

2.3.3.3 涂装优势

与溶剂型涂料相比,虽然使用粉末涂料前期需要投入昂贵的专用涂装设备,而且粉末调色换色麻烦,但是在涂装方面优势明显,包括涂装效率、涂料的利用率、涂装质量稳定性等,下表为粉末涂料和溶剂型涂料在涂装方面的一些对比。关键词:家具透明漆、汽车透明漆、通用色浆厂家色浆有几种颜色色浆是什么国内色浆企业排名色浆色膏、供应色浆、色浆生产厂。

2.3.4 集装箱粉末涂装难点

在集装箱的“漆改粉”进程中,已经有一些配套小件成功使用粉末涂料,但目前还没有整箱喷涂粉末涂料的应用先例,根据粉末涂料厂商对集装箱粉末涂料的特定开发,和前期的一些测试验证和对比评估,行业一致认为粉末涂料应用在集装箱整箱上是完全能够实现的。集装箱的“漆改粉”是一项十分巨大的工程,前期的投入非常多,在实际应用中也是摸索进行,可能会碰到一些意想不到的问题,主要有以下几个方面:

(1)基材无化学前处理,经过打砂后喷涂溶剂型车间富锌底漆,保护基材在喷涂粉末前不生锈,粉末涂料和水性漆的结合性问题需关注。如果水性漆喷涂太薄,无法保护基材的生锈问题;如果喷涂太厚粉末与水性底漆的结合会有问题,所以车间富锌底漆的喷涂膜厚把控十分关键;
(2)集装箱喷涂粉末涂料后升温固化的问题,集装箱的几个菱角与箱体厚度差异太大。两者受热达到所需要的材质温度,时间相差太大,如果保温时间过长,箱体涂层会过烘烤;如果时间不足,厚菱角的粉末涂层有可能固化不完全,都会影响涂层性能,所以升温方式和保温时间的把控也很关键;
(3)集装箱的生产是节奏快、大批量的流水线作业,平均每2.5min左右出1个集装箱,这对于粉末涂装线的流畅度和涂装效率要求非常高,如何保障节拍的顺利进行也是关键。

集装箱制造企业大多坐落在我国沿海城市,大量的有机溶剂排放会影响周围环境,对周边群众的生产、生活造成不利影响。国家把环境保护放在非常重要的战略位置,指出:不能以牺牲环境来换取人民并不满意的增长。我们认为,集装箱制造企业选择最终采用哪种产品,那种体系方,还是要根据涂装线的特点,以及涂装施工的难易程度,并结合涂料性能和成本去选择。

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