绿色木器涂料的发展现状和趋势

朝我笑

整理了我国与欧盟对涂料中VOC和SVOC的限值比较，阐明了我国及全球木器涂料的市场需求，以及当前绿色木器涂料的技术状态，并对其未来发展进行了展望。
  1　全球环境要求
  随着环境问题的日益严重和全社会对环境保护认识的提高，各个国家也越来越重视环境保护。以欧盟为代表的西方国家最先对涂料中VOC含量做出了限制，随着我国经济的迅猛发展，VOC对大气环境影响的问题日显突出，我国也陆续推出了适合我国国情的VOC管控标准，具体见表1。
  
  从表1中的数据对比可以看出，我国对涂料中VOC的限值在强制标准中是远低于欧盟标准的，在环境标识中欧盟已提出了更为严苛的SVOC限值。据中国产业调研网发布的《2017年中国挥发性有机化合物(VOC)行业现状研究分析与市场前景预测报告》显示，“综合整治＋油气回收＋源头控制”是“十三五”期间控制VOC的重要手段。“十三五”期间，预计国家将在石化、有机化工、表面涂装、包装、印刷等行业开展VOC综合整治，并鼓励推广以水性涂料为代表的绿色环境友好型涂料的应用。
  工业活动四大环节是VOC污染首要来源。随着城镇化及工业化快速发展，工业源VOC排放的频率、浓度及种类均迅速增加，已成为我国大气VOC污染的重要来源。数据显示，我国挥发性有机化合物(VOC)排放总量在2012年就超过了2 500万t，占比超过50%，其中木材加工、有机化工、印刷包装、集装箱制造这4个行业单位产值VOC排放量最高，均超过200 t/亿元。随着全球经济的发展，越来越多的国家和地区对环境保护提出了越来越高的要求，减排既是严格的环境法规的结果，也是绿色产品研发增加的结果。
  2　木器涂料的市场需求
  我国作为全球家具行业的制造大国，其全年主营业务收入达到7 011.9亿元，比2017年增长4.3%，全年利润总额达到425.9亿元，比2017年增长4.3%，其中涂料消费约达到550亿元以上。
  据美国涂料工业协会提供的分析数据：2018年木器涂料在终端市场所占比例约7%，预计2020年全球涂料的增长率在5%左右。
  木器涂料的消费与人类日常生活起居密切关联。据资料显示，聚氨酯(PU)涂料占有率明显增长，中国木器涂料市场中依旧是以聚氨酯(PU)涂料为主导，硝基(NC)涂料的比例下降。大型美式家具生产企业开始使用水性木器涂料，如水性丙烯酸(PA)涂料，性能与硝基(NC)涂料相差不大，不饱和聚酯(UPE)涂料的比例有所下降，主要用作全封闭效果底漆，一般和聚氨酯(PU)面漆配套使用。UV涂料主要应用于形状较规则的木门及橱柜等家具，宜家主要使用UV涂料和水性木器涂料，水性木器涂料的比例有所上升，主要集中在宜家、儿童家具、玩具、门窗、简约家具等领域。
  在国家环保产业政策的推动下和消费者环保意识的提高，最近5年来水性木器涂料的市场占有率有了明显的提高，见图1。
  美国是硝基涂料使用大国，水性木器涂料在美国已经得到了一定的应用，如在家具、地板等领域；欧洲对于涂料VOC排放标准较严(VOC≤300 g/L)，这是水性木器涂料发展的主要驱动因素；欧洲各国中，德国及北欧一些国家木器涂料产量水性比例已比较高，达到60%以上；中国情形与美国相似(溶剂型涂料以PU占主导)，未来随着水性木器涂料技术的提高，国家政策及消费者环保意识的增长，水性木器涂料的市场占比将持续增长。全球木器涂料市场概况如图2所示。
  
  中国水性木器涂料销量中是以单组分水性丙烯酸涂料占主导，水性聚氨酯涂料次之，其中单组分涂料和双组分涂料各占其半壁江山，UV涂料和其他涂料作为补充，见图3。
  
  据美国涂料工业协会提供的数据，2020年全球涂料行业预计将达到1 650亿美元。全球市场预计将以5%的复合年增长率增长。分析显示(见图4)，亚太地区的增长速度继续高于其他地区，是全球市场的领导者，占45%，北美地区为18%。在产品线方面，装饰涂料占41%的市场份额，其中汽车贴牌生产、工业维修与防护、一般工业和木器涂料等为主导品种。
  
  3　绿色木器涂料目前的技术状态
  当前，我国木器家具用木器涂料仍然以溶剂型聚氨酯、硝基涂料为主，近20年来，无论是从技术研发还是市场推广应用，虽然以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料还存在一些问题制约其大面积推广，但其长足的发展有目共睹。
  (1)水性涂料：水性丙烯酸(PA)具有技术易于掌握、生产工艺简单、施工方便、配方可塑性高的优点；但其涂膜耐磨及抗化学性较差，硬度软，丰满度差。水性聚氨酯(PUD/PUA)具有产品物理、化学性能良好，耐磨性优异，硬度佳，丰满度和手感较好，水性双组分聚氨酯使用固化剂化学反应成膜，涂膜硬度较其他水性产品高，耐化性、耐污性、抗粘连、耐磨性等性能较高，综合性能接近溶剂型PU木器涂料，但施工难度较高，价格较贵。
  (2)UV涂料：传统的UV技术已十分成熟，水性UV体系具有低黏度、不用活性有机稀释剂、VOC可趋于零、化学品抗性优异、硬度高、附着力好、施工效率高的优点，但不适合异型结构部件的技术状态正在逐步完善。
  (3)粉末涂料：具有VOC可趋于零、化学品抗性优异、硬度高、附着力好、施工效率高的优点，但需高温成膜，仅适用于特定的板材，在木器涂装领域的应用刚刚起步。
  绿色木器涂料的适用性、性价比存在很大的局限性；如水性木器涂料普遍存在的表面张力偏大、润湿性渗透性不理想、硬度耐水性不佳等；UV涂料不适宜立体涂装；粉末涂料只适用于特定板材、透明性等问题，为科研人员提出了明确的研发目标。
  由于以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料对涂装工艺的要求远高于传统的溶剂型木器涂料，为使以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料在家具工厂顺利应用，以技术服务为基础的销售模式已基本形成。
  随着以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料生产和应用的增多，政府和企业对绿色环境友好型涂料在生产应用过程中产生的排污情况了解更加深入，排放污染治理的重心由尾气转为尾气和污水并重。目前大型家具企业水性化转型进展迅猛，如天坛、深圳长江、白玉兰，几乎完全绿色化。白玉兰几乎完全水性化；深圳长江主要是UV底水性面；天坛商用产品采用UV底水性面，民用产品采用水性底水性面；美克美家70%以上实现水性化。但中小企业目前溶剂型涂料的使用比例仍然较高，水性涂料与UV涂料加起来的总和占比不超过20%。就其原因而言，大型家具企业普遍对进厂木材的品质有更高的要求，同时有更多的资金投入使涂装设备更适合绿色环境友好型涂料的涂装工艺需求。
  4　木器涂料未来发展展望
  (1)由于多方面因素造成目前涂装工人普遍技能水平较低，而以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料对涂装工艺的要求远高于传统的溶剂型木器涂料，同时涂装产业工人从业人数走低，人工成本逐年增高，因此提高涂装自动化水平、减少对涂装工人的依赖、提高涂料的利用率是必然的方向。
  (2)以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料品种日益增多，其涂装方式向多样化发展，各种低能耗、强制干燥技术正逐渐应用于以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料的工艺过程，不断提高节能减排效率。
  (3)针对目前以水性木器涂料为代表的绿色木器涂料应用过程中出现的问题，需进一步完善其自身的技术水平，提高性能，降低成本。
  (4)提高涂料、涂装、排放治理一体化设计水平，通过系统化设计，达到综合成本降低的目的。