溶剂型涂料环境保护问题的变革

0 前 言 溶剂型涂料对环境产生多方面的影响,包括生产中溶剂的释放、涂料施工中溶剂以及有毒物质的释放、在涂层的使用期限、脱漆过程和处理过程中溶剂的释放等,对环境造成了不同程度的污染…

0 前 言
溶剂型涂料对环境产生多方面的影响,包括生产中溶剂的释放、涂料施工中溶剂以及有毒物质的释放、在涂层的使用期限、脱漆过程和处理过程中溶剂的释放等,对环境造成了不同程度的污染。大多国家和组织对V O C的定义是指沸点低于或等于250℃的任何有机化合物,主要成分为芳香烃、卤化烃、氧烃、脂肪烃、氮烃等,多达900多种,其中部分已被列为致癌物,如氯乙烯、苯、多环芳烃等。涂料中的V O C用来指在涂料的使用过程中,挥发到大气中的溶剂和一些化学物质,这些物质会危害环境。另外,由于使用的颜填料易含有重金属离子(铅、镉、铬、汞),而室内装修的木器漆如醇酸漆等却往往含有较多的重金属离子。重金属成分的有害性是接触性的,在涂料成膜以后不会产生任何挥发、迁移和扩散。重金属对人体危害主要出现在生产、施工、清理等过程中。生产配料的粉尘、施工过程与操作人员的身体接触以及清理打磨所产生的粉末等均能造成重金属被吸入人体的各种机会,所以应该对施工人员的劳动保护制定具体和严格的要求。

1 国外涂料工业现状及VOC标准法规要求
欧洲装饰性涂料工业年销售量约330万t,占 其总的涂料市场份额的60%。过去几十年,在装饰性涂料市场中,水性产品的使用越来越广,到目前大约已增至为装饰性涂料总量的70%,这主要归因于水性涂料的特殊的性能并易于使用。与此同时,欧洲各国已对环境保护达成共识,并出台了涂料工业在其全世界涂料管理方案(W orld —wide Coating s CareProg ramme)。大多数溶剂型装饰性涂料在使用前不要求加入溶剂或稀释剂,溶剂经常用于清洗施工设备。这些产品中所用的溶剂和清洗设备用溶剂均为V O CS。尽管水性涂料主要以水作为载体,但也常含少量的添加剂,如成膜助剂或干燥抑制剂。尽管这些添加剂常为V O CS,但它们是达到所要求的性能和施工性所必不可少的。
装饰性涂料中所含的大多数V O C是在施工和干燥过程中排放出来。直接使用装饰性涂料所引起的V O C排放量达42.5万~47.5万t。另外,据估计,由于溶剂的附带使用(主要用于清洗),使上述排放量进一步增加了约10万t。V O C总排放量约为55万t,不到产品总销售量的20%。由于装饰性涂料的使用,对V O C总排放量有一定的影响,在欧洲人为总V O C排放量中,这部分占了不到3%。
在欧洲,民众对提高空气质量非常关注,对减少硫与氮的氧化物、氨和挥发性有机化合物(V O C)的排放尤为关心,降低V O C的排放对涂料工业来说非常重要。1999年3月11日欧洲委员会颁布了1999年第13号委员会命令[1](Council Directive 1999/13/E C),即所谓的溶剂释放标准。随着溶剂排放令(TheSolvents E mission Directive)的实施,V O C排放会显著减少。欧洲CE PE (欧洲涂料、印刷油墨、颜料工业协会)下发了关于装饰性涂料中挥发性有机化合物指导书。
欧盟在1993年通过了《E xisting Substances》法规,其目的在于对危险品进行评价和管理,从10万多种受法规限制的化学品中选出100多种危险品,将其分配给各成员国,分别进行化学品的危险性评价。芬兰和丹麦等国提出,化学品的危险性评价工作应当在2005年之前完成,没有经过危险性评价的化学物质不能进入市场。另外,墨西哥政府规定所有涂料产品中的V O C含量不得超过490 g /L ,并即将颁布对甲醇使用的限制法规。表1~表3列出了有关V O C及限制重金属使用与排放的一些法规。
欧盟指令关于清漆和色漆VOC含量限量的要求
德国的TA-L uft法规
日本限制铅使用和排放的有关法规
2 国内有关VOC的标准法规
涂料中所含的大多数V O C是在施工和干燥过程中排放出来的。 因此,涂料使用后的3~6个月中也是最容易危害人体健康的时期。2002年1月1日,国家质检总局颁布实施《室内装饰装修材料有害物质限量》等10项强制性国家标准。这一标准从材料上规定了污染物限量,其中与涂料有关的标准有G B 18582-2001《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》、G B 18581-2001《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》,这两个标准对涂料中的有害物都作了明确规定,同时还对G B 18581-2001木器涂料产品进行了3C 认证。按照标准要求,生产企业必须按强制性标准生产,有害物质含量超标的涂料则将一律禁止销售。 对于水性涂料,2005年国家环保总局环保认证中心在原有水性涂料标准的基础上做了进一步规范,颁布了《环境标志产品技术要求 水性涂料》(标准号H J /T 201-2005),标志为圆形、绿色,并标有“中国环境标志”。其中,对水性木器涂料、水性防腐涂料、水性防水涂料等产品,要求V O C含量应小于250 g /L ,内墙涂料要求V O C含量应小于80 g /L ,外墙涂料要求V O C含量应小于150 g /L ,墙体用底漆要求挥发性有机物V O C含量应小于80 g/L ;产品生产过程中不得人为添加含有重金属的化合物,不得人为添加含有甲醛的化合物,对重金属和甲醛含量都作了严格的规定。近几年通过国家强制性标准的实施,同时也加强了市场的监控力度,我国在环境保护方面取得了一定的成效。但是传统的高V O C的涂料仍占据着主要市场,其总量不少于100万t,其V O C 一般高于550 g /L ,与发达国家现在要求的420~450 g /L的差距还很大。
G B 18581— 2001《室内装饰装修材料 溶剂型木器涂料中有害物质限量》规定的溶剂型木器涂料中有害物质限量值见表4。水性木器涂料中对人体有害物质的含量比溶剂型涂料要少得多,是木器涂料的发展方向。G B l8582— 200l《室内装饰装修材料 内墙涂料中有害物质限量》的技术要求为:V O C含量≤ 200g /L ;游离甲醛≤ 0.1 g /kg ;重金属含量:可溶性铅≤ 90 mg/kg ,可溶性镉≤ 75 mg/kg ,可溶性铬不大60 mg/kg ,可溶性汞≤ 60 mg/kg。

3 降低涂料VOC的途径[4]
仅就施工而言,当涂料产品被用于建筑物和设备的施工现场而不是密闭工厂或生产线时,为减少V O C排放,只有使用水性产品和V O C含量已被降低的溶剂型产品才可减少V O C排放量。降低V O C的主要途径如下:
3.1 推进将溶剂型产品转换成水性产品
理论上,将所有现有的传统溶剂型产品转化为水性产品是可行的。然而,对某些具体的应用而言,水性产品并不能达到所要求的质量和性能。溶剂型涂料常常具有以下优点:在诸如低温和高湿等不利环境下仍具有较宽的应用和干燥范围;在诸如严重锈蚀或粉化表面等不良底材上仍可具有较高性能;易于施工;较好的漆膜性能,例如机械性能和抗化学品性;较好的艺术外观。尽管水性产品技术水平在不断提高,但工业界并不认为溶剂型产品在可预见的未来能被水性产品完全取代。
3.2 降低溶剂型涂料中的溶剂含量
制造低溶剂含量的溶剂型产品是可能的。现代高固体分涂料技术能用于制备具有许多传统溶剂型产品特性而溶剂含量大幅度减少了的新产品。尽管这些新产品价格较高并通常干燥时间较长,但它们在减少V O C排放上起着重要作用。
3.3 降低水性涂料中的VOC含量
水性涂料中的V O CS 通常对产品性能起关键作用,而对那些制备出来用于替代溶剂型产品的水性产品而言,尤其如此。如果认为目前水性产品中V O C含量已经较低了,那么重要的是要进一步降低其V O C含量。

4 降低涂料VOC带来的影响及建议
通过降低溶剂型和水性产品中挥发性有机物含量和进一步将溶剂型产品转换为水性和高固体分的产品可进一步减少V O C的排放,涂料制造商需要对其业已存在的许多重要产品重新设计配方,然而达到这一目标需要几年甚至更长的时间。另外,为进一步降低V O C排放将导致许多产品配方、施工工艺和性能特性发生诸多变化。在许多产品领域,涂料制造商难以生产出与现存产品等效的低V O C产品。有必要与最终用户间详尽而广泛地交流并进行相关培训,这些工作将带来显著的经济负担,例如增加研发费用、原材料费用和设备再投资费用。由于有关减少装饰性材料中V O C排放量的课题既复杂又重要,应谨慎制订其相应的任何办法。国家环境保护总局应详细考虑目前国内现状并充分顾及市场、用户要求和技术水平等多方面信息,正确提出市场争论议题的同时最大限度地减少V O C的排放,在统一的平台上处理这些问题。另外,最大限度地减少V O C的排放会导致产品的变化,这些变化将以多种形式影响涂料制造商、原材料供应商、批发商和用户,以致产生较大的经济影响。由于替代产品将会与现行产品有较大差异,一些涂料制造商也不可避免地在市场上继续销售原有产品,从而影响了守法者所做的努力。因此国家应制定相应法规,以尽量减少以上问题的发生,现提出以下建议:
4.1 分阶段降低VOC限值[5]
可按市场不同的产品类别划分,分阶段规定V O C的限值。保证在技术上和经济上都是可行的、最大程度减少经济损失,并且设定大部分规模涂料制造商而非少数大企业可达到的目标。允许施工人员在确实必须的情况下继续使用溶剂型涂料,但应确保其产品质量符合市场要求。尽可能朝着生产低V O C产品的方向有计划地前进。并让使用者有更多的时间来适应新产品;同时最大程度地宣传法规,让使用者了解这些要求的变化,并让使用者参与,使用者的参与会使新产品最大程度地推广。
4.2 禁用高毒性CAC溶剂
自20世纪80年代以来,工业卫生专家郑重指出乙二醇醚及酯类溶剂的毒性是非常严重的,美国、德国、欧盟等国已宣布禁止使用,但目前国内仍有很多厂家在使用CAC溶剂。华润在国内率先在木器漆中禁用CAC溶剂,而用低毒性的PM P(丙二醇甲醚丙酯酸酯)替代,为广大消费者使用更环保健康的涂料产品尽到的社会责任。

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