华理环保水性涂料及其在钢桶行业的应用
文/梁勇 张鹏海
张鹏海在2017年全国钢桶行业大会上演讲
一、前言
近年来，我国国民经济的突飞猛进备受世人瞩目，但随之而来的环境污染和资源短缺日益显现，各级政府都在努力促使我国经济与环境走上协调发展之路，从而实现我国可持续发展战略目标。我国工业经济是国民经济高速发展的主要推动力，而其所造成的环境污染也是我国环境问题的主要组成部分。因此寻求环境质量和工业经济增长之间的演进规律是当前环境经济研究的一个重要课题。近年来，随着经济建设、社会发展速度的加快，环境污染日益严峻，个别地方还相当严重，自然生态环境遭到很大破坏。工业废气、废水和固体废物的排放，是环境污染的主要来源，而我们的涂料和钢桶行业主要污染因素就是废气和固废。
华理的生产环境
目前，涂料、钢桶行业的生产和使用现状是溶剂型涂料仍占据主导地位。随着国家政策的相继出台，公众环保理念的不断深入，以及整个涂料行业环保的意识不断增强，使得钢桶行业水性化涂料的应用已成必然趋势。2014年3月31日环保部颁布了环境保护标准《HJ 2537-2014环境标志产品技术要求 水性涂料》，其中的5.2.2中对工业防腐涂料的VOC及一些有危害性的重金属含量进行限制。作为环保督察的依据，HJ 2537-2014俨然成为一把高悬于涂料和钢桶行业头上的那把“达摩克利斯之剑”。
华理蓝色水性钢桶漆应用
二、华理公司简介
江阴华理防腐涂料有限公司与香港ABC公司合资创建于1992年，公司几十年来专业致力于科研、生产各类钢桶专用涂料，产品销往全国各地和东南亚地区，品种众多、质量稳定、性能可靠，市场占有率较高。公司起建时就引用先进的国际管理模式，行业内率先通过ISO9001和ISO14001两个体系认证，拥有2项发明专利（钢桶水性漆及其制备工艺）、20项实用新型专利（均为钢桶用各类油漆涂层、水性涂层及其制备工艺、设备）。产品先后荣获“中国著名品牌”、“江苏省著名商标”、“江苏省民营科技企业”、“江苏省知名产品”、“江苏省高新技术产品”、“江苏省优质产品”、“江苏省质量信得过企业”等众多荣誉。
华理的品牌形象
2002年收购国企“常州拖拉机二分厂”；2004年兼并国企“江苏金坛柴油机总厂”；2008年正式成立江苏天鹅集团有限公司。企业进入新一轮的发展领域，现拥有智能化生产设施，在职员工2000多名。与此同时，经过20余年的努力，华理人不忘初心依旧专注于涂料行业，专注于钢桶行业涂料的研究和探索。2016年应中国包装联合会钢桶专业委员会的邀请参与了TB/T001-2016《钢桶水性涂料涂装工艺标准》的制定。
华理的红色水性漆应用
三、水性涂料介绍
针对目前钢桶行业涂料的环保问题，华理近年来陆续推出了HL-1和HL-2两种系列的水性产品。HL-1型水性钢桶涂料为水溶性涂料是我公司的第一代水性产品。其优点是在满足钢桶涂料性能要求的基础上，以水为稀释剂，兼顾了环保的理念，并且具有优异的性价比。华理水性涂料经过在几十家制桶企业生产线上的喷试，成功完成了单色桶以及双色桶的喷漆工艺流程，并得到了广大客户的认可，现已在我公司重点客户单位批量使用，如中粮包装投资有限公司、无锡四方友信股份有限公司等等。HL-2型水性涂料是我公司的第二代水性钢桶涂料，这款产品是我公司与国际知名企业万华化学、BYK等公司联合研究开发。该产品在HL-1型的性能基础上更加突出了环保这一特点，其VOC < 80g/L，完全通过了环境保护部颁发的HJ 2537-2014《环境标志产品技术要求 水性涂料》标准中的要求，并已获得江苏省科学技术厅颁发的高新技术产品的证书。
HL-2型水性涂料的技术特点：
水性涂料普遍采用水性聚酯树脂，而常见的水溶性聚酯树脂中含有大约30%的有机溶剂，导致生产的水性钢桶涂料VOC含量较高。并且水性聚酯树脂的酯键在水中容易水解，特别是在碱性环境中。然而水性涂料基本都呈碱性，酯键水解后，树脂分子量变小，将会严重影响涂料的储存稳定，譬如涂装后的漆膜在光泽、附着力和耐腐蚀性等性能的指标上，均会出现不同程度的下降。
HL-2型水性涂料是采用羟基丙烯酸乳液为主体，辅以甲醚化氨基树脂、颜填料、各类涂料助剂和水组成。羟基丙烯酸乳液与甲醚化氨基树脂为主要成膜物质，使得HL-2型水性涂料具有优异的耐候性，并且在耐水以及耐溶剂等许多指标上同样具有优异表现。
另外，由于羟基丙烯酸乳液中有机溶剂较低使得产品很容易满足VOC≤80g/L的要求，并且产品储存稳定。
HL-2型水性涂料作为一款标准的水性工业涂料在产品研发的过程中也同样遇到气泡、流挂以及底材润湿等一系列的问题。经过与万华、DOW、BYK、TEGO以及EFKA共同研究和探索，运用科学的试验方法，经过大量的筛选实验，不断的将配方中的各种原材料进行优化组合，将这些问题得到了彻底的解决。
由于HL-2型水性涂料在产品设计之初就已融合考虑钢桶生产线的施工配套要求，所以该产品对钢桶生产线的适应性较强，在油转水的过程中对涂装生产线的设备投入要求低，并且产品的施工要求较为简单，便于生产操作工掌握。
HL-2型水性涂料的QUV-B检测：
| 时间 |
溶剂型氨基涂料 |
HL-2型水性涂料 |
60°光泽 |
失光率 |
60°光泽 |
失光率 |
初始时 |
92 |
0 |
93 |
0 |
150小时 |
8 |
91 % |
84 |
10 % |
350小时 |
1.7 |
98 % |
74 |
20 % |
注：我们检测了60°和20°的失光率和ΔE，在上表中我们仅列出两种类型的红色涂料在60°时漆膜的光泽变化，是因为我们认为这样的表征可以最为明显的说明两种类型涂料的区别。
150小时后照片 |
|
|
溶剂型氨基涂料 |
HL-2型水性涂料 |
350小时后照片 |
|
|
溶剂型氨基涂料 |
HL-2型水性涂料 |
HL-2型水性涂料常规性能：
| 项 目 |
检测结果 |
检测方法 |
光 泽 |
≥90 |
GB/T 9754 |
硬 度 |
≥2H |
GB/T 1730 |
附着力 |
0级 |
GB 9286-88 |
冲 击 |
50cm |
GB/T 1732 |
耐水 （40℃） |
72H |
GB/T 1733 |
华理套色水性漆的应用
四、水性涂料的施工要求：
1、清洁涂装系统：这一点非常重要！水性涂装系统通常都是由溶剂型的涂装系统改造而来，水性涂料与溶剂型涂料的不相容性决定了清洁涂装系统的重要性；
2、底材处理：钢板表面通常会有冷轧油存在，不同厂家的钢板会因为冷轧油的品种和用量不同会有同一种涂料产生不同的表现。与溶剂型涂料不同，水性涂料由于表面张力这一诱因则需要更清洁的表面处理；
3、调漆：对水性涂料的稀释原则上最好使用去离子水，一方面各地自来水中离子的种类和含量的不同会对水性涂料的施工产生影响，而去离子水的使用则会将这种影响降到最小；另一方面涂装结束时总是会产生零头涂料，如使用的是自来水则会大大影响这些零头涂料的储存稳定性，如使用去离子水则能提高这些零头涂料的储存周期，减少工厂损耗；
4、去离子水的加入量：因为每条生产线的情况都有所不同，一般在10%左右，原则上是在不产生流挂的情况下尽量调低涂料的施工粘度；
5、桶身预热：水的潜热较高，挥发速度比一般溶剂慢，所以在涂装时桶身最好能预热至30～40℃；
6、涂料预热：当温度低于15℃时，水份挥发太慢易出现流挂现象，此时涂料需加热至30～40℃；
7、涂装均匀：厚度不均匀，很容易出现表面问题；
8、干燥：水性涂料在进烘道前，最好有3～5min的闪干时间；
9、水性涂料的干燥条件是160℃ 10～15min 。在这里需要指出的是在烘烤的过程中会产生大量的水汽，再加上高温会对烘道产生强烈的锈蚀，不锈钢的使用是解决这个问题的最好方式。
综上所述，采用羟基丙烯酸乳液为主要成膜物，带来一系列优点的同时也引发出又一关键性问题，即成本的控制。究其原因，主要还是水性化的普及不够广泛，加之原材料厂商早期投入的研发成本，最终导致制造成本过高。但我们认为随着水性化市场变革的进一步延展，原材料的价格也必然会有所回落，所以目前成本偏高只是一个阶段性的问题；另一方面，公司秉承“创新发展、合作共赢”的理念，本着为客户创造更高的价值，为社会做出更多贡献的责任，我们将持续开发创新产品，再一次实现质的突破。
