工業防護涂料的環保性綜述

     全球涂料網訊：

     摘  要：介紹了工業防護涂料（Industrial protective coatings）的環保性能的定義以及相關法律法規及標準的要求，并提出了一些應對的建議措施。      

    關健詞：工業防護涂料；環保；VOC；有害重金屬      

    0 引言 

    環境污染、能源過度消耗、大氣臭氧層的破壞和溫室效應是21世紀人類面臨的重大問題，為了緩解這些問題，各行業都在努力，涂料行業，特別是工業防護涂料行業也可以通過產品創新和結構調整而盡到自已的義務。      

    在制訂關于工業防護涂料環保性能要求的法律、規章和標準方面，一些發達國家走在了世界前列，我國作為工業防護涂料的生產和消耗大國，應該學習和了解這些法律、規章和標準要求，從而突破相關壁壘，讓中國制造的工業防護涂料產品走向世界。

      根據所查閱到的各國法律法規和標準，綜合起來，工業防護涂料的環保性要求可歸納為以下幾個方面：

    —VOC含量和排放限制；

    —有害重金屬含量限量要求；

    —其它有害物質的限量和禁用。      

    1 VOC含量      

    1.1 VOC的定義和測量方法

    VOC是揮發性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。按ISO 12944-5附錄D中的定義，防護涂料中的VOC是指以一定的比例存在于涂料或相關材料中，在施工過程中或施工后在特定的條件下揮發至大氣中的任何揮發性有機化合物，VOC含量單位記作“克/升”。該標準還列出了常見防護涂料類型中的VOC含量，見下表：  

表1—常見防護涂料類型中VOC含量

    注：水性涂料也含VOC，典型含量范圍為0-120g/L。      

    我們要注意到的是，不同國家或不同組織對VOC的定義及對測量方法的規定是不同的，工業防護涂料常用的定義和測量方法包括：

    ①EPA Method 24：Determination of Volatile Matter Content,Water Content,Density,Volume Solids,and Weight Solids of Surface Coatings      

    采用該方法測定工業防護涂料的VOC含量的大致方法如下：      

    ——使用ASTM D 2369標準測試總可揮發物含量W_O或不揮發物含量W_S；在這種測試方法中，稱量涂料的重量在110+5℃烘干60分鐘，總可揮發物的重量可以通過計算重量的失去（減少）而得到；

    ——根據ASTM D 3792或ASTM D 4017來測定涂料的水含量W_W；      

    ——根據ASTM D 4457或其它標準方測定豁免溶劑含量W_E；      

    注：豁免的溶劑——不發生光催化反應即無害空氣污染物。包括丙酮、對氯三氟甲苯、醋酸叔丁酯TBA及天然來源的混合醇等。與V O C法規相對應的在美國還出臺的有HAPs法規（有害空氣污染物），規定了溶劑可使用的品種，即HAPs法規豁免的只剩下乙醇、異丙醇，丙二醇醚和一縮乙二醇醚，醋酸丁酯和叔丁酯、丙酮、甲戊酮，脂肪烴等十余種溶劑。（注釋部分引自《工業涂料應對VOC法規的艱難歷程和策略選擇——兼論涂料行業可持續及科學發展》，2009年第6期，劉登良）

    ——根據ASTM D 1475測定涂料密度D_C。      

    不同定義的VOC含量可以通過上述總可揮發物含量W_O、水含量W_W、豁免溶劑含量W_E、密度D_C、不揮發物含量W_S來確定。      

     ②UK-PG6-23(2004)：Process Guidance Note 6/23(04)- Secretary of State's Guidance for Coating of Metal and Plastic Processes-Appendix 4: Method of Measurement of VOC Content of Coatings      

    該測量方法是將盛有涂料混合物的鋁盤置于一定溫度（通常是110+5℃）下烘烤一定時間（通常是60分鐘），測定涂料中總揮發物含量，再減去其中水的含量而得到的。      

    中國也參照ISO或ASTM標準，制訂了一些與VOC含量測量有關的標準，如：      

     GB9272 -88液態涂料內不揮發分容量（含量）的測定（等效采用ISO3233-1984）      

    GB/T1725-2007色漆、清漆和塑料 不揮發物含量的測定（等效采用ISO3251：2003）      

    GB/T6750-2007色漆和清漆-密度的測定-比重瓶法（等同采用ISO2811-1：1997）      

    GB/T6751-1986色漆和清漆-揮發物和不揮發物的測定（等效采用ISO1515-1973）

 1.2 VOC的危害      

    VOC會引起大氣污染及光化學反應；

    大多數VOC是對人體有害的有毒溶劑；

    大多數VOC易燃并易與空氣混合形成爆炸性混合氣體；

    由于VOC大多從能源類礦物質（如煤、石油等）中而來，從而導致能源消耗。      

    因此，工業防護涂料制造商有義務減少VOC的應用并將涂料中VOC含量降低至可接受的范圍，以減少大氣污染、保證使用者的健康、貯存與施工安全以及節約能源。    

 

  

    1.3 對工業防護涂料的VOC限制      

    歐美等發達國家對VOC的限量法規出臺很早，并且不斷提高限量標準。      

    自2005年起，美國大西洋6個州和哥倫比亞特區啟用了新的VOC限量法規，主要限量如下：

油漆類別或用途	VOC限制（克/L），≤
工業維護涂料底漆、中涂漆	250
工業防護涂料（面漆）	350

    美國AIM法對工業維護（防護）涂料溶劑含量的限制如下：

油漆類別或用途	VOC限制（克/L），≤
底漆及中間層	350
工業維護涂料	450
高溫涂料	650
混凝土的保護	400
地板涂料	400
防污涂料	400
路標漆	450

    UK-PG6/23(2004)，對工業防護涂料VOC含量的限制：

d) metal air drying coatings*

(i) Etch / wash primer - 780g of VOC per litre of coating (less water), (ii) Blast / weldable primer 780g of VOC per litre of coating (less water), (iii) tie coats/sealers 780g of VOC per litre of coating (less water) (a) high temperature resistance coatings (>100OC) - 600g of VOC per litre of coating (less water) (b) General primer/undercoat 250g of VOC per litre of coating (less water),. (iii) All top coats 420g of VOC per litre of coating (less water). (iv) intumescent coatings - 420g of VOC per litre of coating (less water) (v) topcoats for intumescent coatings - 600g of VOC per litre of coating (less water) Notes: (1)Blast primers are primers which are applied to steel immediately after it has been blasted to provide only temporary protection. Tie coats/sealers are used to seal certain porous treatments of structural steel prior to painting. ? One category of coatings has dual uses in the painting of constructional steel. Products which are known generically as “protective finishes” can be used either (a) as a single-coat finish, providing anti-corrosion protection of the steel, or (b) as an anti-corrosive primer coat which is intended to be subsequently overcoated with a finishing, or similar, system either at the same location where the primer coat has been applied, or elsewhere. ? Where such products are used for single-coat finishing, as in paragraph (a) above, the air drying topcoat limit in (d)(v) [420g VOC per litre of coating (less water)] should apply. Where they are used for priming purposes, as in paragraph (b) above, the air drying primer limit (d)(iv)(b) [250g of VOC per litre of coating (less water)] should apply

(e) coatings applied to ships and other marine vessels:

(i) shop/holding primers 780g of VOC per litre of coating (less water), (ii) 1pack anticorrosive paint (including antifouling tie coats) 560g of VOC per litre of coating (less water), (iii) 2pack anticorrosive paint - 500g of VOC per litre of coating (less water) (iv) antifouling paints (see row 2) 500g of VOC per litre of coating (less water) (v) Ballast and water tank paints 450g of VOC per litre of coating (less water) (vi) Cargo tank paint 650g of VOC per litre of coating (less water) (vii)1pack undercoat and finish paint 560g of VOC per litre of coating (less water) (viii)2pack undercoat and finish paint 510g of VOC per litre of coating (less water) (ix) High temperature resistance paint (> 100×C) 600g of VOC per litre of coating (less water) (x) FRP primers 510g of VOC per litre of coating (less water)

*Further guidance on compliant coatings for constructional steel work is available in CIRIA report 8174: New paint systems for the protection of construction steel works,published by CIRIA, 6 Storey's  Gate, London, SW1P 3AU, tel: 0171 799 3243

 

 香港政符的VOC條例對VOC的限量要求如下：

油漆類別或用途	VOC限制（克/L），≤
富鋅工業保護底漆	250
工業防護涂料	250
預處理底漆	420
快干底漆、封固底漆及中層底漆	200
耐高溫涂料	420
防銹涂料	400
地臺涂料	250
金屬顏料涂料	500
極高光金屬用涂料	420

    目前，中國對建筑外墻涂料（GB24408）、室內裝飾裝修用涂料（GB18581、GB18582）的VOC含量測量和限量要求出臺了強制性標準，但沒有針對工業防護涂料的VOC限量標準或法規。      

    2 有害重金屬含量限制      

    目前，越來越多的業主或用戶對工業防護涂料干燥后形成的最終涂層提出了有害重金屬含量限制，但嚴格意義上講，世界各國并沒有專門針對工業防護涂層中有害重金屬的限量標準或法律出臺，但對一些特殊用途的涂料，目前已有以下一些法規或標準對有害重金屬含量進行了限制，他們常被業主或用戶用來作為防護涂層的限量標準并要求工業防護涂料制造商的產品（能夠）滿足。

    2.1作為防護涂料的主要品種，值得一提的是富鋅漆，鋅粉中也是含有有害重金屬的，國標GB/T  6890-2000《鋅粉》和美國ASTM D 520 《鋅粉顏料規范》對不同質量等級的鋅粉中的重金屬含量進行了限制，越來越多的業主要求所用富鋅底漆中的鋅粉應符合ASTM D 520標準中Ⅱ級及以上要求。      

    2.2歐盟ROHS指令對四種有害重金屬的限量要求：  

有害物質	E．U．建議值
Lead鉛（Pb）	0.1%（1000PPM）
Mercury汞（Hg）	0.1%（1000PPM）
Hex. Chromium六價鉻（Cr6+）	0.1%（1000PPM）
Cadmium鎘（Cd）	0.01%（100PPM）

    2.3用于玩具及與人體密切接觸的涂料，按ASTM F963、EN-71、GB 24613、GB/T23994標準要求：  

有害物質	限量值
可溶性鉛（Pb）	90PPM
可溶性汞（Hg）	60PPM
可溶性鉻（Cr）	60PPM
可溶性鎘（Cd）	75PPM
可溶性砷（As）	25PPM
可溶性銻（Sb）	60PPM
可溶性鋇（Ba）	1000PPM
可溶性硒（Se）	500PPM

    2.4《GB 24409-2009 汽車涂料中有害物質限量要求》，與ROHS指令的限量要求一致。     

    2.5另外，我們也注意到，一些國家或組織也出臺了專門針對防護涂料某些應用領域的應用（在某些領域的應用），出臺了相關有害重金屬含量的限量要求，如“NACE SP 0108-2008Standard Practice-Corrosion Control of Offshore Structures by Protective Coatings”中就明確規定了用于海洋平臺結構的涂層體系應不含致癌物（如石棉、煤焦油、多氯聯苯類物質）。三丁基錫（TBT）不能作為殺滅劑用于防污漆中。涂層干膜粉碎物中的金屬含量定義應符合40 CFR（聯邦規章代碼）Part 261, Appendix Ⅱ, Method 1311, 或U.S.EPA Publication SW-846 。涂料制造商應提供書面證明文件來證明干涂膜中的金屬含量不超過下表中的最大限值。這些最大限值和MIL-PRF-23236C.中的規定是相同的。  

    NACE SP 0108-2008中規定的干涂膜中的最大金屬含量  

金屬	最大值，%（重量比）	金屬	最大值，%（重量比）
銻	0.015	汞	0.0002
砷	0.001	鉬	0.35
鋇（重金石除外）	0.10	鎳	0.02
鈹	0.0002	硒	0.001
鎘	0.0005	銀	0.001
六價鉻	0.0005	鉭	0.10
鉻或三價鉻	0.56	鉈	0.007
銅	0.01	鎢	0.10
鉛	0.005(A)	鋇	0.01
（A）如果鉛的來源是富鋅底漆中所使用的鋅粉，鋅粉中鉛含量的最大值應由業主和涂料制造商協定。4種類型的鋅粉被用于富鋅底漆，而每種類型的鋅粉具有不同的鉛含量。

      2.6我們有理由相信，針對其它工業防護涂料的應用領域，如船舶、集裝箱、海工結構、海港設施、石油化工（儲罐與管道）、重型機械（包括港口機械、成套設備、工程機械、起重機等等）、橋梁、交通設施、電力（火電、風電、核電等）、能源、水工結構及建筑鋼結構等等，必將有更多的國家或組織出臺防護涂層中有害重金屬含量的限量標準。

 

 3 其它有害物質的限量和禁用      

    在工業防護涂料中，這些不提倡采用、受限或禁用的物資包括： —芳香族溶劑、乙二醇醚類溶劑（CAC、乙二醇乙醚等等）、胺、甲醛、環苯類、多環芳烴、酚類、鹵化物溶劑等等。      

    —REACH高度關注物資；      

    —船舶防污漆中對有機錫類化合物的禁用；      

    —游離異氰酸酯；      

    —等等  

    4 中國工業防涂料企業應如何應對

    4.1 工業防護涂料制造商應主動熟悉了解相關標準及法律法規對油漆環保性能的相關要求；中國相關部門和組織也應盡快建立和完善工業防護涂料關于VOC、有害重金屬以及其它有害物質的限量要求、評測方法等相關標準和法規體系。

    4.2 通過研制開發和推廣水性防護涂料、高固體份涂料及無溶劑防護涂料來滿足VOC限量要求；

    4.3 采用法規排除或豁免的溶劑；

    4.4 慎重選擇原材料和構建產品配方，注意原材料中的有害重金屬含量；

    4.5 通過革新涂裝工藝和采用新技術，減少涂裝施工過程中的VOC排放；  

    參考文獻

    1.劉登良．工業涂料應對VOC法規的艱難歷程和策略選擇——兼論涂料行業可持續及科學發展［Ｊ］．中國涂料，2009，24（6）：1-4

    2.ISO 12944-5：2007 Paints and varnishes — Corrosion protection of steel structures by protective paint systems —Part 5:Protective paint systems［Ｓ］

    3.UK-PG6-23(2004)：Process Guidance Note 6/23(04)- Secretary of State's Guidance for Coating of Metal and Plastic Processes-Appendix 4: Method of Measurement of VOC Content of Coatings［Ｓ］

    4.NACE SP 0108-2008Standard Practice-Corrosion Control of Offshore Structures by Protective Coatings ［Ｓ］

    5.EPA Method 24-Determination of Volatile Matter Content,Water Content,Density,Volume Solids,and Weight Solids of Surface Coatings ［Ｊ］（來源：全球涂料網）（更多資訊請登錄：全球涂料網 http://www.soutuliao.com/）