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什么是綠色涂料?
什么是綠色涂料?
關(guān)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(nèi)使用時經(jīng)常造成混淆。但是，目前越來越多的項目和產(chǎn)品規(guī)范、規(guī)格是國際性的，不同規(guī)格的產(chǎn)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(yè)組織的現(xiàn)行標準進行立法和修訂為本國標準，還有些國家在其內(nèi)部一些地區(qū)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(jù)其揮發(fā)性有機化合物(VOCs)含量而設(shè)定，然而，計算每種涂料VOCs含量數(shù)值的方法在各個國家之間有著顯著區(qū)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(jīng)在全球范圍內(nèi)受到較嚴格的監(jiān)管，也受到政府和法規(guī)更嚴格的限制，因此許多產(chǎn)品已經(jīng)在“綠色涂料”概念范圍內(nèi)。
然而，功能性保護涂料，如通常用于金屬或混凝土表面的涂料產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)品的每種顏色將具有不同的VOCs水平。當涂料產(chǎn)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(fù)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(jié)果通常相對較低。
另一個挑戰(zhàn)是化學(xué)家通過不同的標準測量或計算VOCs。大多數(shù)全球涂料制造商需要在其產(chǎn)品數(shù)據(jù)表或針對特定地區(qū)的標準公布其產(chǎn)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(chǎn)品指令)2004/42/EC(包括各種更新)——用于較小規(guī)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(zhì)量管理區(qū)(SCAQMD)的規(guī)定，并與廣東在中國大陸合作，以減少VOCs排放。然而，香港現(xiàn)在使用EPA的方法24(EPAMethod24)《表面涂料中揮發(fā)性物質(zhì)含量、水含量、密度、體積固體和質(zhì)量固體的測定》來計算揮發(fā)性有機物。而中國此前則基本遵循(但沒有嚴格執(zhí)行)歐盟指導(dǎo)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(tài)下的VOCs含量。
EPAMethod24是EPA和美國各州/地方監(jiān)管機構(gòu)目前接受的用于測量油漆、油墨和相關(guān)涂層產(chǎn)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(fā)現(xiàn)VOCs誤差的主要來源是水和非揮發(fā)性物質(zhì)測定。由于這種誤差水平，目前業(yè)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(jù)其“空氣質(zhì)量保護法”控制該國涂料產(chǎn)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(shù)學(xué)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(yīng)相同的結(jié)果卻產(chǎn)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(shù)學(xué)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(huán)境或人體有害。還有幾個其他因素可能影響涂料的“綠色”特征，包括HAP、消耗臭氧化學(xué)品、禁用化學(xué)品、豁免溶劑和重金屬等。
1、HAPs
HAP是VOC中對健康和/或環(huán)境特別有害的化學(xué)品。HAP在許多國家受到管制，特別是在美國國會1990年修訂“聯(lián)邦清潔空氣法案”后，挑出了許多已知會導(dǎo)致或可能合理預(yù)期會對人體健康或環(huán)境產(chǎn)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(xué)品組分為HAP，并規(guī)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(xué)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(xué)品
當某些烴類溶劑從涂層中蒸發(fā)時，它們將被分解，這通常被稱為光化學(xué)反應(yīng)性溶劑或簡單的反應(yīng)性溶劑。光化學(xué)反應(yīng)性是化合物在大氣中反應(yīng)達到什么程度并有助于臭氧形成的量度。最常見的光化學(xué)反應(yīng)性溶劑是甲苯和二甲苯。SCAQMD將光化學(xué)反應(yīng)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(huán)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(jié)構(gòu)的酮、三氯乙烯或甲苯的組合：20%。
除光化學(xué)反應(yīng)性溶劑外，其它溶劑也稱為非光化學(xué)反應(yīng)性或非反應(yīng)性溶劑。丙酮被分類為具有可忽略的反應(yīng)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(yīng)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(xué)反應(yīng)性溶劑的涂料通常被認為比含有光化學(xué)反應(yīng)性溶劑的涂料更環(huán)保，但仍然可以造成健康、安全和環(huán)境(HSE)風險。
3、禁用化學(xué)品
禁用化學(xué)品包括被國家、空氣調(diào)節(jié)委員會和具體場合禁止的化學(xué)品。某些化學(xué)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(xiàn)問題。1976年，美國制定了“有毒物質(zhì)控制法”(TSCA)，所有當時經(jīng)批準并被認為是安全的化學(xué)品隨后被列入監(jiān)控范圍。在涂料行業(yè)，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(xué)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(guī)已經(jīng)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(lián)邦殺蟲劑、殺真菌劑和滅鼠劑法規(guī)(FIFRA)，其中規(guī)定了適用于船舶行業(yè)的防污涂料殺蟲劑，由此全球防污涂料中使用的許多化學(xué)物質(zhì)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(tǒng)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(chǎn)環(huán)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(nèi)可化學(xué)模擬雌激素，據(jù)報道由此可影響人類的發(fā)育。具有諷刺意味的是，此前該物質(zhì)在美國國家衛(wèi)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(fā)現(xiàn)，但公眾的抗議目前已經(jīng)有效地封殺這種化學(xué)品在美國相關(guān)涂料產(chǎn)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(xiàn)已在動物領(lǐng)域并且可能在人類領(lǐng)域被分類為致癌物，暴露于異氰酸酯環(huán)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(fā)性皮炎。事實上，光氣，一種化學(xué)戰(zhàn)爭用的武器，被用于異氰酸酯的生產(chǎn)。許多人已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)產(chǎn)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(shù)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(guī)定一般來自私營組織，但也有來自政府法規(guī)。
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(xué)品在涂料工業(yè)中需要被普遍應(yīng)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(yè)VOC水平的要求，但是監(jiān)管機構(gòu)還是需要決定必須對監(jiān)管規(guī)則進行例外處理。為了使涂料在對環(huán)境具有最小影響的同時能有效地發(fā)揮其功能，需要對這些化學(xué)品的使用、混合、稀釋和配制某些其他化學(xué)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(xué)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(xué)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(huán)境友好的特性，如非光化學(xué)反應(yīng)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(xiàn)所需的涂層性能水平和應(yīng)用性能水平的前提下，嘗試對目前的配方進行調(diào)整，以充分利用這類溶劑，甚至為其重新設(shè)計配方。但這已經(jīng)導(dǎo)致涂層性能的折衷，為此涂料行業(yè)正轉(zhuǎn)向通常需要較少溶劑加量的配方或高于大多數(shù)VOCs計算方法的高沸點溶劑(例如苯甲醇)等生產(chǎn)較高固含量涂料產(chǎn)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(xué)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(fā)現(xiàn)TBAc有可能是一種致癌物，進一步研究已經(jīng)引起了人們對其毒性和對人類健康潛在風險的關(guān)注。然而，EPA最近卻宣布允許TBAc免于報告其產(chǎn)生的VOC。雖然TBAc似乎對空氣質(zhì)量沒有顯著的負面影響，但既然有研究認為其可能對生產(chǎn)、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(yè)就必須使用替代溶劑，這將對涂料行業(yè)產(chǎn)生不利的新增成本影響，因此業(yè)界正在密切關(guān)注著TBAc這一曾一度被認為是“完美的綠色溶劑”的產(chǎn)品審查過程，以確定它是否真的能延續(xù)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(chǎn)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(fā)現(xiàn)。鉛與另一種重金屬，鉻(如鉻酸鉛等)，都是涂料產(chǎn)業(yè)曾經(jīng)的“伙伴”，在涂料油漆中作為顏料被大量使用，因為其能產(chǎn)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(lǐng)域的應(yīng)用，但鉛依然被用于許多工業(yè)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(yīng)用。事實上，在全球范圍內(nèi)鉛和鉻酸鹽目前依然在多種涂料產(chǎn)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(chǎn)品中陸續(xù)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(chǎn)品在涂料中的含量，并規(guī)范含鉛涂料及其涂裝產(chǎn)品的出口。然而，2016年5月，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)發(fā)布的《全球法律限制含鉛涂料報告》指出：人們?nèi)栽谙U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(jīng)發(fā)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(guī)定對鉛涂料的使用進行控制，以確保執(zhí)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(chuàng)建全局標準
鑒于對“綠色”產(chǎn)品的界定存在許多爭議，因此國務(wù)院《生態(tài)文明體制改革總體方案》中提出要求，將目前分頭設(shè)立的環(huán)保、節(jié)能、節(jié)水、循環(huán)、低碳、再生、有機等產(chǎn)品統(tǒng)一整合為綠色產(chǎn)品，建立統(tǒng)一的綠色產(chǎn)品標準、認證、標識等體系。在2016年7月質(zhì)檢總局審議審議通過《綠色產(chǎn)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(chǎn)品評價國家標準”的產(chǎn)品，由全國涂料和顏料標準化技術(shù)委員會牽頭承擔。
近年來國內(nèi)在“綠色涂料”產(chǎn)品相關(guān)標準方面政出多門，部分行業(yè)組織爭相介入這一項目，給企業(yè)和下游用戶造成極大的困惑。新的《綠色產(chǎn)品評價涂料產(chǎn)品》項目2017年完成后，將會形成《綠色產(chǎn)品評價涂料產(chǎn)品》(送審稿)、《國內(nèi)外綠色涂料產(chǎn)品調(diào)研及測試分析》、《綠色涂料產(chǎn)品國內(nèi)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(guī)范的統(tǒng)一。
“綠色”標準應(yīng)具備的共同點
“綠色涂料”標準制定需要行業(yè)供應(yīng)商、業(yè)主、監(jiān)管機構(gòu)和HSE專家共同參與，必須找到共同的基礎(chǔ)作為起點，通過在相似性和標準化方法方面獲得統(tǒng)一意見，可以實現(xiàn)簡化規(guī)則，這既包計算方法，也包括標準實施后在調(diào)節(jié)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(shù)，而不是市場的多數(shù)現(xiàn)象，這些例外將更容易理解和被遵守。同樣，來自行業(yè)產(chǎn)業(yè)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(guān)重要。
消除不一致
行業(yè)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(chuàng)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(yè)認可。必須承認，目前國外業(yè)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(yè)界、用戶和監(jiān)管當局認識到，這些基準線并非唯一的“綠色”參考，目前企業(yè)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(chuàng)建一個全球綠色標準
只有全球能開發(fā)一個公認的VOCs含量計算方法并統(tǒng)一達成一致，統(tǒng)一識別HAPs，并達成關(guān)于豁免和禁用化學(xué)品的一致協(xié)議，這樣才能對“綠色涂料”在全球范圍內(nèi)平等地進行比較。目前雖然在國內(nèi)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(yè)價值的考慮。創(chuàng)建一個全球統(tǒng)一的“綠色涂料”標準的道路并不平坦。
