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綠色涂料是未來行業發展方向

時間:2017-02-06  來源:涂料工業  瀏覽次數:1797

双色球出号规律表 www.fqhmg.icu   關于“綠色涂料”的概念全球沒有一個共識,這使得這一名詞跨越國界或在全球范圍內使用時經常造成混淆。但是,目前越來越多的項目和產品規范、規格是國際性的,不同規格的產品在全球采購,材料和勞動力來自世界各地。

  什么是綠色涂料?

  關于“綠色涂料”的概念全球沒有一個共識,這使得這一名詞跨越國界或在全球范圍內使用時經常造成混淆。但是,目前越來越多的項目和產品規范、規格是國際性的,不同規格的產品在全球采購,材料和勞動力來自世界各地。中國的標準與美國或歐盟的標準許多并不相同,而一些國家甚至沒有標準,有些國家借用其他國家或行業組織的現行標準進行立法和修訂為本國標準,還有些國家在其內部一些地區限制了許多涂料品種的使用。

  被限制使用的涂料最常見的是根據其揮發性有機化合物(VOCs)含量而設定,然而,計算每種涂料VOCs含量數值的方法在各個國家之間有著顯著區別,有些采用理論值,有些采用實際值,二者通常變化很大。

  建筑裝飾涂料已經在全球范圍內受到較嚴格的監管,也受到政府和法規更嚴格的限制,因此許多產品已經在“綠色涂料”概念范圍內。

  然而,功能性?;ね苛?,如通常用于金屬或混凝土表面的涂料產品,可以通過降低VOCs含量而使之成為“綠色涂料”嗎?

  確定涂料是否是“綠色”的最常見的指標是VOCs含量,其以g/L測量。這個值如何計算?現實情況是,同一品種的涂料每批次具有不同的VOCs水平;相同涂料產品的每種顏色將具有不同的VOCs水平。當涂料產品使用顏料著色時,液體色漿通常也向涂料添加VOCs,有時甚至高達15%。這些情況進一步使VOCs界定的問題復雜化,VOCs可以在實驗室中測量,也可以理論上計算——但其計算結果通常相對較低。

  另一個挑戰是化學家通過不同的標準測量或計算VOCs。大多數全球涂料制造商需要在其產品數據表或針對特定地區的標準公布其產品VOCs值。

  最常用的標準如下

  歐盟SED(溶劑排放指令)1999/13/EC——船舶涂料和OEM項目中常見的要求,涂料使用者也可能受到年度VOCs排放限制。

  歐盟PPD(涂料產品指令)2004/42/EC(包括各種更新)——用于較小規模的項目,如修補漆和建筑涂料,但如果有國家和政府認為必要,可以選擇SED替代此指令。該方法考慮將沸點大于250℃(482℉)的有機化合物作為VOCs。

  香港已采取類似于美國加州南海岸空氣質量管理區(SCAQMD)的規定,并與廣東在中國大陸合作,以減少VOCs排放。然而,香港現在使用EPA的方法24(EPAMethod24)《表面涂料中揮發性物質含量、水含量、密度、體積固體和質量固體的測定》來計算揮發性有機物。而中國此前則基本遵循(但沒有嚴格執行)歐盟指導方針,直到2015年2月,中國財政部通過了VOCs消費稅,但是該稅法基于EPAMethod24測量施工狀態下的VOCs含量。

  EPAMethod24是EPA和美國各州/地方監管機構目前接受的用于測量油漆、油墨和相關涂層產品中VOCs含量的唯一方法。然而有研究認為,該方法是已知的并且已被證明具有較大測量誤差的方法,特別是對于VOCs低于50g/L涂料的測量。目前發現VOCs誤差的主要來源是水和非揮發性物質測定。由于這種誤差水平,目前業界正在尋求通過氣相色譜法(GC)直接測定VOCs的各類方法研究,例如ASTMD6886和SCAQMD的方法313等。

  韓國目前正在采取VOCs控制措施,根據其“空氣質量?;し?rdquo;控制該國涂料產品相對較高的VOCs含量,目標是將允許限度從目前的最大閾值降低10%~20%。EPAMethod24也是該國計算VOCs和有害空氣污染物(HAP)的主要方法和最常用的方法。

  可以看到,一致性和共同性不是這些標準中對VOCs測定能達成的普遍認識。為什么?雖然它們都測量變成蒸汽的溶劑,然而每種方法的數學計算公式都允許了不同的豁免范圍、不同的波動和方差,由此本應相同的結果卻產生了不同的值。一些引起計算方法沖突的因素包括:理論與實際VOCs含量;數學計算與實驗測試及外推方法;是否排除或補償水、特定溶劑或容器體積。建立具有全球一致性的VOCs計算方法標準才能使得對涂料“綠色”特征的理解達成一致。

  其他綠色指標

  即使涂料具有低VOCs水平,但仍有可能對環境或人體有害?;褂屑父銎淥蛩乜贍苡跋焱苛系?ldquo;綠色”特征,包括HAP、消耗臭氧化學品、禁用化學品、豁免溶劑和重金屬等。

  1、HAPs

  HAP是VOC中對健康和/或環境特別有害的化學品。HAP在許多國家受到管制,特別是在美國國會1990年修訂“聯邦清潔空氣法案”后,挑出了許多已知會導致或可能合理預期會對人體健康或環境產生不利影響的空氣污染物。最初,確定了近200種特定污染物和化學品組分為HAP,并規定了該名單可隨時間而改變。常見的HAP包括二甲苯、苯乙烯和甲苯。雖然甲基乙基酮(MEK)最初也在該名單上,但2005年受美國化學委員會的請求EPA將它移除。HAPs通常與VOCs分別列出,被認為是涂料“綠色”程度的第二個常見指標。

  2、臭氧消耗化學品

  當某些烴類溶劑從涂層中蒸發時,它們將被分解,這通常被稱為光化學反應性溶劑或簡單的反應性溶劑。光化學反應性是化合物在大氣中反應達到什么程度并有助于臭氧形成的量度。最常見的光化學反應性溶劑是甲苯和二甲苯。SCAQMD將光化學反應性溶劑定義為“總體積中含有超過20%的以下分類化合物的任何溶劑,或者單獨百分比(相對于溶劑的總體積)超過任何以下分類化合物限制的溶劑。

  ★具有烯烴或環烯烴類不飽和度的烴、醇、醛、酯、醚或酮的組合:5%;

  ★除乙基苯外,分子中具有8個或更多個碳原子的芳香族化合物的組合:8%;

  ★乙基苯、具有支鏈烴結構的酮、三氯乙烯或甲苯的組合:20%。

  除光化學反應性溶劑外,其它溶劑也稱為非光化學反應性或非反應性溶劑。丙酮被分類為具有可忽略的反應性的溶劑,意味著它對臭氧層的惡化沒有影響。MEK被歸類為低反應性溶劑,這意味著它對臭氧層的消耗影響很小。含有非光化學反應性溶劑的涂料通常被認為比含有光化學反應性溶劑的涂料更環保,但仍然可以造成健康、安全和環境(HSE)風險。

  3、禁用化學品

  禁用化學品包括被國家、空氣調節委員會和具體場合禁止的化學品。某些化學品在某些國家被禁止,但在其他國家允許使用。當全球制造商試圖將涂料出口到某些原料被禁止的國家時,就可能會出現問題。1976年,美國制定了“有毒物質控制法”(TSCA),所有當時經批準并被認為是安全的化學品隨后被列入監控范圍。在涂料行業,來自全球的涂料原材料通常含有不符合TSCA標準或批準的化學品,為此涂料制造商改變了其全球綠色涂料配方,并針對美國市場單獨制定配方。雖然2016年6月起這一法規已經重新修訂,它依然可以作為確定涂料“綠色”程度的參考。

  EPA的聯邦殺蟲劑、殺真菌劑和滅鼠劑法規(FIFRA),其中規定了適用于船舶行業的防污涂料殺蟲劑,由此全球防污涂料中使用的許多化學物質在美國被禁止。然而,這些涂料可境外使用(如在巴哈馬),然后被允許進入美國水域。涂料的“綠色”界定在不同國家之間無法統一。那么,為什么一個涂料在一個國家是綠色的,而在另一個國家卻被禁止?

  雙酚A(BPA)是生產環氧樹脂的原材料之一,因其對健康問題的影響而受到許多爭議。BPA在體內可化學模擬雌激素,據報道由此可影響人類的發育。具有諷刺意味的是,此前該物質在美國國家衛生基金會(NSF)和食品藥物管理局(FDA)等組織認證為健康和安全的許多涂料公司的飲用水級和食品級襯里涂料中被發現,但公眾的抗議目前已經有效地封殺這種化學品在美國相關涂料產品中的使用。

  異氰酸酯存在于所有100%固含量聚氨酯涂料中,包括一些色漿配方以及聚脲和聚氨酯襯里中。這些襯里一般被認為是非常“綠色”的,因為其零溶劑和零VOC水平,但實際上,它們的HSE影響可能是破壞性的!異氰酸酯現已在動物領域并且可能在人類領域被分類為致癌物,暴露于異氰酸酯環境下可能引起的健康問題包括呼吸困難、慢性哮喘、疾病和再發性皮炎。事實上,光氣,一種化學戰爭用的武器,被用于異氰酸酯的生產。許多人已經被發現產生了異氰酸酯敏感性,并且正在治療過程中,但與此同時,在大多數國家中,上述這些涂料依然被認為是綠色的。目前,許多項目已開始禁止異氰酸酯在其工廠或操作中使用,這些HSE標準和規定一般來自私營組織,但也有來自政府法規。

  當公眾能意識到如何確定涂料或涂料組分是否為“綠色”或不再為“綠色”時,“綠色涂料”的模糊邊界將被打破。

  4、豁免溶劑

  當確定某些化學品在涂料工業中需要被普遍應用,目的是為了確保涂層能滿足基本性能要求的目標,這時雖然降低了對工業VOC水平的要求,但是監管機構還是需要決定必須對監管規則進行例外處理。為了使涂料在對環境具有最小影響的同時能有效地發揮其功能,需要對這些化學品的使用、混合、稀釋和配制某些其他化學品進行讓步,并且不考慮其VOCs含量。這里所提到的豁免溶劑列表更常見的一些化學品包括丙酮、對氯三氟甲苯(PCBTF)、醋酸叔丁酯(TBAc)和醋酸正丁酯等。具有諷刺意味的是,這些化學品的VOCs水平相當高,一些甚至超過了700g/L。然而,選擇它們是因為它們具有其他環境友好的特性,如非光化學反應性或可接觸性,例如丙酮。因此雖然這類豁免溶劑不是涂料配方必須選擇的,但涂料制造商不得不在保障實現所需的涂層性能水平和應用性能水平的前提下,嘗試對目前的配方進行調整,以充分利用這類溶劑,甚至為其重新設計配方。但這已經導致涂層性能的折衷,為此涂料行業正轉向通常需要較少溶劑加量的配方或高于大多數VOCs計算方法的高沸點溶劑(例如苯甲醇)等生產較高固含量涂料產品。

  在2016年,SCAQMD決定審查他們在將近二十年前做出的決定,以重新考慮是否允許TBAc保持在油漆和涂料VOCs豁免溶劑清單中。當TBAc最初于1997年被化學公司提出豁免地位時,它被授予豁免資格,但也被要求須注意隨著時間的推移研究和審查其長期健康影響。而在21世紀初,研究發現TBAc有可能是一種致癌物,進一步研究已經引起了人們對其毒性和對人類健康潛在風險的關注。然而,EPA最近卻宣布允許TBAc免于報告其產生的VOC。雖然TBAc似乎對空氣質量沒有顯著的負面影響,但既然有研究認為其可能對生產、使用含有它的涂料的工人和使用者造成嚴重的健康風險,因此依然存在失去豁免資格的可能。如果這樣,行業就必須使用替代溶劑,這將對涂料行業產生不利的新增成本影響,因此業界正在密切關注著TBAc這一曾一度被認為是“完美的綠色溶劑”的產品審查過程,以確定它是否真的能延續其“綠色”特征。

  5、重金屬

  鉛是一種重金屬,曾在幾十年里被大量用于涂料著色,以及在涂料和襯里產品中用于抗腐蝕顏料,然而多年前其對健康的負面影響就已有被發現。鉛與另一種重金屬,鉻(如鉻酸鉛等),都是涂料產業曾經的“伙伴”,在涂料油漆中作為顏料被大量使用,因為其能產生明亮、豐富的顏色。在20世紀70年代后期,美國開始逐步淘汰含鉛涂料在消費領域的應用,但鉛依然被用于許多工業涂料的底漆以及軍用涂料配方,甚至在直到21世紀初依然在交通涂料中被應用。事實上,在全球范圍內鉛和鉻酸鹽目前依然在多種涂料產品中獲得使用。21世紀初,中國出口的嬰兒玩具以及鋼桁架產品中陸續被檢測出含鉻酸鉛,因此受到歐美國家的封殺,為此,中國開始制定較為嚴格的強制性標準,限制鉛、鉻等重金屬產品在涂料中的含量,并規范含鉛涂料及其涂裝產品的出口。然而,2016年5月,聯合國環境規劃署(UNEP)發布的《全球法律限制含鉛涂料報告》指出:人們仍在消除含鉛涂料的道路上努力前進。2016年初,全球196個國家中70個國家(36%)已經發布了具有法律約束力的限制鉛涂料條例。大部分國家出臺了強制規定對鉛涂料的使用進行控制,以確保執行效果,然而只有17個國家要求對涂料油漆含鉛量進行測試和認證。

  創建全局標準

  鑒于對“綠色”產品的界定存在許多爭議,因此國務院《生態文明體制改革總體方案》中提出要求,將目前分頭設立的環保、節能、節水、循環、低碳、再生、有機等產品統一整合為綠色產品,建立統一的綠色產品標準、認證、標識等體系。在2016年7月質檢總局審議審議通過《綠色產品標準、認證、標識整合方案》,“涂料”被確定為第一批制定“綠色產品評價國家標準”的產品,由全國涂料和顏料標準化技術委員會牽頭承擔。

  近年來國內在“綠色涂料”產品相關標準方面政出多門,部分行業組織爭相介入這一項目,給企業和下游用戶造成極大的困惑。新的《綠色產品評價涂料產品》項目2017年完成后,將會形成《綠色產品評價涂料產品》(送審稿)、《國內外綠色涂料產品調研及測試分析》、《綠色涂料產品國內外標準比對分析》等成果和報告,標準頒布實施后將會有效促進中國“綠色涂料”規范的統一。

  “綠色”標準應具備的共同點

  “綠色涂料”標準制定需要行業供應商、業主、監管機構和HSE專家共同參與,必須找到共同的基礎作為起點,通過在相似性和標準化方法方面獲得統一意見,可以實現簡化規則,這既包計算方法,也包括標準實施后在調節市場和遵守目標方面的一致。

  最小化“例外”

  如豁免溶劑等,標準必須有例外,但如果它們可以被標準化并最小化為少數,而不是市場的多數現象,這些例外將更容易理解和被遵守。同樣,來自行業產業鏈的主要參與者的投入對于制定既實用又可實施的標準將至關重要。

  消除不一致

  行業需要具有實際論證價值的VOCs計算方法和基準水平,而不是任意創建或簡單參照的公式和VOCs標準取值,這將為隨后的VOCs綠色認證提供充分的理由和行業認可。必須承認,目前國外業界認可的100g/L或250g/L的VOCs值是一個綠色涂層認證的全球基準線,但必須讓業界、用戶和監管當局認識到,這些基準線并非唯一的“綠色”參考,目前企業宣傳的VOCs值在99g/L的涂料不一定比107g/L的涂料的更“綠色”,特別是如果計算方法不同呢?

  創建一個全球綠色標準

  只有全球能開發一個公認的VOCs含量計算方法并統一達成一致,統一識別HAPs,并達成關于豁免和禁用化學品的一致協議,這樣才能對“綠色涂料”在全球范圍內平等地進行比較。目前雖然在國內外有多個組織宣布自己是“綠色的證明者”,但實際上他們的檢驗標準通常是自我宣傳和出于商業價值的考慮。創建一個全球統一的“綠色涂料”標準的道路并不平坦。

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