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汽车修补涂料VOC污染治理政策及技术浅谈

2017-07-05

随着经济的发展和人民生活水平的提高,汽车已成为日常出行不可或缺的交通工具。到2014年,全球汽车保有量已达12亿,中国已超过1.4亿。随着驾驶车辆的增加,对涂装维护的需求也在增加。涂料化学工业是一个高污染行业。在使用过程中,VOC(挥发性有机化合物)的污染问题引起了全球的关注。该特殊行业中修补漆的VOC含量受法律严格管制。中国在这个行业的环保工作也是在过去两年开始的,VOC污染治理一直是业界必须高度重视的话题。 TR 1   VOC的定义及危害 VOC是挥发性有机化合物的缩写。世界上VOC的定义尚未统一,主要国家和地区的定义如下。 TR (1)世界卫生组织的定义:VOC是指一类有机物质,其沸点范围为50°C至260°C,室温下饱和蒸气压超过133.32 Pa,并且在正常空气中以蒸汽形式存在。温度。根据挥发性有机化合物的化学结构,它们可进一步分为八类:烷烃,芳烃,烯烃,卤代烃,酯,醛,酮和其他化合物。 TR (2)美国联邦环境保护局(EPA)的定义:挥发性有机化合物是除CO,CO2,H2CO3,金属碳化物,金属碳酸盐和碳酸铵外还参与大气光化学反应的任何碳化合物。 TR (3)欧盟国家和企业的定义:普遍认为挥发性有机化合物是沸点等于或低于250℃的挥发性有机化合物。 TR (4)中国的定义:《汽车涂料中有害物质限量》(GB 24409-2009)和《汽车用水性涂料》(HG/T 4570-2013)规定在标准大气压下初沸点低于或等于250°C的任何有机化合物101.3千帕。 TR这些定义有相似之处和不同之处。自20世纪40年代美国在洛杉矶遭受严重的光化学烟雾污染以来,美国对VOC的定义主要集中在是否参与大气光化学反应。不参与大气光化学反应的有机化合物是豁免溶剂,例如丙酮和四氯乙烷。相比之下,世界卫生组织,欧盟和中国,这些组织和地区限制了沸点,无论它们是否参与大气光化学反应。 TR 众所周知,VOC是导致PM2.5的主要因素之一。此外,常见的VOC物质包括甲苯,二甲苯,乙苯,苯乙烯等。一些化合物被怀疑或鉴定为致癌物,导致流产,胎儿畸形和生长迟缓,并且一些化合物具有光化学反应性。挥发性有机化合物与大气中的氮氧化物发生反应,最终形成臭氧和光化学烟雾,危害人类健康和当地环境。 2   各地区对汽车修补涂料VOC的管控 在VOC治理方面,欧洲和美国已经对汽车修补漆的VOC含量做出了严格的法律规定,现在已经在该地区形成了系统的管理。中国起步较晚,但近年来,环保主义者已经意识到不能推迟预防VOC污染。一些发达地区已将汽车维修行业的VOC治理纳入环境保护的“十二五”规划。 TR 2.1 美国VOC污染控制政策 1999年1月11日,美国联邦政府开始实施汽车修补漆的VOC排放标准[1],要求在美国修复的车辆(包括客车,卡车,卡车和其他车辆)使用的涂料符合本标准(表1)执行。 表1 美国联邦法令汽车修补涂料VOC限值 油漆类 VOC含量限制,g/L. 预处理蚀洗底漆 780 底漆、中涂底漆 580 封闭底漆 550 单、双涂层面漆 600 多涂层面漆 630 多色面漆 680 特种涂料 840 除了关于汽车修补漆涂层VOC限制的联邦法规外,各州还有许多当地法规来根据自身情况调节VOC污染,其中最着名的是南加州法规1151 [2]。根据联邦法令,南加州地区进一步收紧了涂料的VOC限制。鉴于从过去的光化学烟雾事件中吸取的教训,该地区政府一直密切关注VOC治理政策。在南加州销售和使用的汽车修补漆必须符合第1151号法规。法规限制(表2)。表2南加州1151号法规汽车修补涂料VOC限值 涂料类别 VOC含量限制,g/L 附着力促进剂 540 清漆 250 单色面漆 420 多色面漆 680 前处理涂料 660 底漆 250 封闭底漆 250 单涂层面漆 340 临时保护涂层 60 卡车底盘内衬涂料 310 底盘涂料 430 瑕疵修复涂料 540 涂料 250 值得注意的是,美国联邦和州法规的VOC限制是基于溶剂的豁免。到目前为止,美国批准的豁免溶剂包括丙酮,对氯三氟苯,磷酸二甲酯和丁基叔酯。 TR 美国通过联邦政府为汽车修补漆的VOC治理路线制定基本VOC限值,并根据当地条件制定改进要求。这项运营的优势在于每个地区都有针对性和有针对性的VOC污染,但与此同时,对于汽车修补漆生产商和供应商而言,需要不同的产品来满足不同的法规要求,以满足法规要求,研发能力和产品。类型和销售渠道的管理和控制提出了极高的要求。 TR 2.2 欧盟VOC污染控制政策 欧盟委员会于2004年修订了《涂料、清漆和汽车修补涂料的VOC限值指令》[3]。该指令的适用范围涵盖了应用领域。 VOC限值的排放分两个阶段实施,但汽车修补漆的限制已在第一阶段完成。也就是说,VOC含量限制将始终是2007年生效后的标准,并且不会设置第二阶段限制。表3列出了欧盟汽车修补涂料的VOC含量限值。 表3 欧盟汽车修补涂料VOC含量限值 产品类别 VOC含量限,g/L 预处理和清洁剂 预处理剂 预洗面奶 850个
200 原子灰 所有类型 250 底漆 表面/填充和普通(金属)引物
Eclipse底漆 540个
780 面漆 所有类型 420 特殊效果涂料 所有类型 840 欧盟委员会在2011年对该指令的实施进行了一项研究。该研究表明,委员会已经评估了降低汽车修补漆涂层VOC含量限值的可能性。结论是没有必要进一步调整限制,原因有三:首先,降低限额要求会增加执法,用户负担和成本;第二,调整后对环境污染不会产生重大影响;第三,缺乏合规产品。 TR 2.3 中国VOC污染控制政策 中国第一个汽车涂料VOC含量限制国家标准是《汽车涂料中有害物质限量》(GB 24409-2009),适用于客车,商用车,拖车和汽车列车的原始涂料,修补涂料和零件涂料。但是,该标准仅限制溶剂型涂料的VOC含量,而不需要水性涂料的VOC含量。中国VOC治理的起步较晚,但发展势头很快。在国家一级,引入了征收油漆消费税的政策。该政策基于VOC含量为420克/升,超过限量的涂料产品需缴纳4%的消费税。国家征收涂料消费税的初衷是限制具有经济杠杆的溶剂型涂料的生产,促进节能减排。此外,一些当地环保局也开始制定汽车修补漆的VOC含量限制标准,并立法用于迫使维修公司使用水性涂料和低VOC环保涂料。 TR 3   VOC检测难点 虽然美国,欧盟和中国的水性涂料中有VOC测量方法的具体标准,但仍有许多问题需要解决,误解在实际测试中容易被误解。 TR   误  解1:原装油漆和修补漆产品是一样的,所以VOC标准应该是一样的! TR   解  答:在实际喷涂中,两者的施工环境和产品技术完全不同。例如,原始喷涂线是高温烘烤和水基着色涂料。两者的结合保证了干燥速度,并且还使VOC排放和传统溶剂。与涂料类型相比,存在显着下降,并且汽车修补涂层的特征是低温烘烤,这需要快速干燥。两者的喷涂工艺和施工环境不同。产品有本质区别,因此VOC标准不容混淆! TR   误  解2:环保涂料的VOC含量低于420 g/L? TR 解  答:关于VOC定义的意见不一致,导致不同的测量方法。以欧盟为代表的水性涂料脱水方法和加利福尼亚州Rule1151所代表的防水扣除溶剂方法。根据加利福尼亚州的加州规则1151,涂料供应商理论上可以通过免除常见溶剂中的溶剂来达到溶剂型产品的合规性,在这种情况下,大约76%的豁免溶剂不会包含在产品VOC中。内容(见图1左侧的栏目);但如果要求符合欧盟指令2004/42/EC,则必须将涂料更换为水性涂料。与传统的溶剂型涂料相比,约71%的溶剂被水取代。整体VOC含量降低(参见图1右侧的栏目)。由于加利福尼亚州法规1151和欧盟指令2004/42/EC采用不同的测试方法,前者是保水溶剂豁免溶剂法,后者是脱水法,因此虽然相同的是420克/升,欧盟指令不包括豁免溶剂。测量水分的方法是最严格的VOC含量限制。因此,它不是环保涂料,不低于420克/升。根据VOC的测试标准,有必要定义环保涂料的标准。 TR 图1美国和欧盟法规下涂料VOC含量的比较。  误  解3:VOC含量越小越好!  解  答:这句话实际上分为两个方面。如果不同产品的测试和计算方法相同,则VOC值越小,产品越环保。但如果你对不同的产品使用不同的方法,这句话是错误的!例如,在早期法规中,水基方法用于计算水基涂料。水基涂料的VOC含量为约150g/L(相当于脱水方法的420g/L)。然而,在实践中,一些涂料制造商已经发现,为了满足法规要求,涂料用水稀释并出售。结果,VOC含量降低,但消费者必须使用更多的涂料来完成相同的工作量,并且实际的VOC排放量不是。因此,这种现象违反了限制规定的初衷。因此,水基涂料的VOC计算被防水方法取代。这种变化的好处在于,无论生产者如何添加水,VOC含量都不会随之而来,它是最广泛使用的计算方法。 TR4    汽车修补涂料发展趋势 欧洲和美国VOC法规的发展极大地促进了涂料制造商改进工艺,创新配方,升级产品包装,并引入环保涂料产品,如水性基础涂料,高固体清漆和底漆,以减少VOC内容并符合监管要求。为生态的可持续发展做出贡献。鉴于市场认可,水性涂料的主要挑战是如何将产品的性能提高到与溶剂型涂料相同或接近的水平。随着水性涂料技术的不断发展和涂料配方的不断改进,水性涂料产品的VOC含量将越来越低,新的更科学的合成水性涂料技术将不断涌现,水性涂料的性能将继续下去改善。随着政策支持和技术成熟,水性涂料的市场需求将显着增加。 TR
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