湖南湘江涂料集团有限公司承担的《绿色设计产品评价技术规范 阴极电泳涂料》团体标准正在征求意见。
该标准规定了绿色涂料产品评价的术语和定义、评价要求、评价指标、评价方法和生命周期评价报告编制方法,本标准适用于阴极电泳涂料绿色设计产品的评价。
标准编制的背景
目前,世界阴极电泳涂料主要分为PPG和Hoechst两大体系,前者是由美国涂料公司开发的双组分、低粘度、水乳型电泳漆;后者是由德国及奥地利涂料公司开发的单组分、高粘度、水溶性电泳漆。其他涂料公司都是引进这两家公司的生产技术,或者是在引进技术的基础上自行开发并形成了自己的产品体系。
经过近50年的发展,国内外阴极电泳涂料的研究和应用领域均发生了很大的变化,为了满足不同的需求,阴极电泳涂料发展也十分迅速,基本上每隔3~5年就更新换代一次。已经开发了标准型、低温烘烤型、厚膜型、边角覆盖型、耐候耐久型等阴极电泳涂料。
随着环保问题日益成为人们关注的焦点,世界各国相继制定了一系列环保法规、法律和准则,如美国66法规、EPA污染物控制条例、欧盟PoHS指令、REACH法规等,促使全球涂料业向低毒/无毒、对环境影响最小的方向发展。阴极电泳涂料属于环境友好型水性涂料,但同样面临着进一步降低成本、无重金属、低挥发性有机化合物(VOC)、降低固化温度、高性能化等方向发展。
由于阴极电泳涂料在涂料行业属于近年来快速发展的门类,但目前已制定实施的阴极电泳涂料方面标准仅有HG/T3952-2007《阴极电泳涂料》和JB/T 10242-2013《阴极电泳涂装通用技术规范》。目前,涂料行业至今未制定有关阴极电泳涂料的绿色设计产品技术规范。
随着国内汽车工业的超高速发展和阴极电泳涂料的广泛推广及应用,汽车生产企业对阴极电泳涂料的需求也在高速增长,同时对阴极电泳涂料生产质量和绿色制造的要求也在不断提高。但由于没有统一的标准,阴极电泳涂料的生产企业只能依据2007年发布的阴极电泳涂料标准组织生产。目前,阴极电泳涂料的生产企业有外资、合资、民营等多种类型,企业技术水平、产品质量和生产工艺水平差距较大,致使产品生产企业标准水平参差不齐。
标准编制的必要性
(1)该标准更加强调与突出环保要求。从20世纪60年代中期开始,德国BASF公司和美国PPG公司首先进行了阳离子型涂料树脂的合成及阴极电泳涂料的研究,并于20世纪70年代初用于对耐腐蚀性能要求高的家用电器上作底漆,随后逐渐开发出了耐蚀性能优良、能成倍地提高汽车车身的使用寿命且具有装饰性效果的阴极电泳(CBD)涂料,由于其具有优良的防腐蚀性、高泳透力、高流平性、高装饰性且涂装自动化程度高、涂装污染少等特点,致使阴极电泳涂装工艺快速普及并获得了更广泛的应用。
阴极电泳涂料目前已广泛应用于汽车工业中,并推广应用到建材、轻工、家用电器等工业领域以及五金和工艺品的表面防腐和装饰。阴极电泳涂料自1977年获得工业应用后为适应市场、客户的需要,随着技术进步和配方生产工艺的不断完善,阴极电泳涂料的品种不断增多和更新换代。
汽车车身涂装是阴极电泳涂料的最大市场,也是最具有代表性的阴极电泳涂装工艺。当前,凡新建的汽车车身涂装线均采用阴极电泳涂装工艺,凡已采用阳极电泳涂装工艺的涂装线都采用阴极电泳涂料替换,进行相关的技术改造。至1985年汽车车身的阴极电泳化率达90%以上,至今全世界的汽车车身几乎100%都采用阴极电泳涂装打底。从环保、资源利用、作业性和涂层质量等方面来评价,阴极电泳涂料及其涂装技术现今仍是最先进的汽车车身底漆及涂底漆工艺,尚无理想的涂料和工艺来替代它。
随着人们环保节能意识的增强,在不影响性能的前提下,如何降低阴极电泳涂料的固化温度、提升乳液的稳定性、溶剂的环保性及减少挥发性有机物污染、废水中COD污染等成为研究趋势。因此编制以环保为重点的标准有其必要性。
使用绿色的环保资源,生产和使用绿色设计的阴极电泳涂料是未来的发展趋势和方向。一方面,不允许使用对环境不安全的原材料,需要从生产源头入手,控制对环境的污染;另一方面,用于阴极电泳涂料的各种助剂,它们的生物降解性也应该用标准规范,包括容器应在标准中规定并鼓励采用可回收的材料。
(2)标准的制定,是基于生命周期评价方法的应用。生产企业要想协调好自身利益和社会利益的关系,就须在降低生产成本的基础上把对社会环境和自然环境的污染降至最低。采用LCA方法对阴极电泳涂料进行分析,进而指导阴极电泳涂料企业向与环境相协调的可持续方向发展,进一步节约资源能源,减少污染物排放,具有非常现实和重要的意义。
LCA是环境管理和决策的重要工具之一,将其运用到阴极电泳涂料生产企业中,相对于以往污染治理方法来说,的确是一种有效措施。引入LCA后可在一定程度上真正从问题的发源处,站在整体角度上来发掘解决的思路和方法。LCA不仅可以用于评价阴极电泳涂料的生命周期,还可以运用LCA来评价阴极电泳涂料中某种配方物质的生命周期,从宏观角度来解决阴极电泳树脂及其涂料制备过程中的微观问题。
(3)标准的制定,有利于促进生态文明建设。绿色设计产品作为生态文明社会的重要组成部分,是建立生态型消费模式的基础目前我国生态型阴极电泳涂料的技术标准要求还不完善。因此,有必要通过开展生态型产品评价及其标准化工作,制定与国际接轨的、高水平的阴极电泳涂料评价技术标准,并通过评价标准的示范应用,不断提升阴极电泳涂料的绿色设计,为生态文明建设提供评价技术、评价标准等基础支撑。
绿色设计电泳涂料产品在开发应用过程中应以产品绿色设计理念为指导,降低产品资源能源消耗强度和环境负荷, 最大程度采用从原料、生产、废弃、回收等各个环节减少对人类健康和环境产生危害的先进绿色技术和管理手段,减少或消除对人类和环境危害大的原料、产品、副产品、溶剂、试剂和添加剂的生产和使用,实现阴极电泳涂料产品和工艺的高效、低毒、无污染或少污染,同时也有利于建立高效的回收再利用体系。
阴极电泳涂料发展潜力巨大
阴极电泳涂料目前在汽车行业中得到了广泛的应用,汽车车身电泳以阴极电泳取代阳极电泳的更换率超过95%,这是汽车涂料发展的又一次革命。在家电、自行车和工艺品等众多领域里,阴极电泳涂料在节能、生态学及经济学的竞争中也显示出巨大的发展潜力。
据了解,阴极电泳涂料是现阶段应用最为广泛和成功的水性涂料,为了更好地向绿色、节能、环保等方向发展,阴极电泳涂料正向着高性能、节能、环保等方面转变,其发展趋势主要有:
(1)通过原材料的成本分析、采购计划、制造工艺的合理化及产品的新配方等各种途径,使电泳涂料在保证标准质量的基础上降低成本。
(2)开发无重金属、低挥发性有机物(VOC)和无高层空气污染(HAPS)的阴极电泳涂料,减少对环境的污染。
(3)开发节能、低成本型的低温快速固化阴极电泳涂料和低发烟、低油腻、低臭、低加热减量的阴极电泳涂料。
(4)开发减摩耐磨环保型阴极电泳涂料,扩大阴极电泳涂料在机械制造领域的应用。
(5)开发低颜基比或无颜料阴极电泳涂料,提高涂料的流动性,降低胶体的沉降速率,减少颜料絮凝以保护泵,降低材料消耗。
标准将推动行业绿色发展进程
据了解,该标准参考了国外阴极电泳涂料标准和法规中有毒有害物质限量,吸取了发达国家著名涂料公司的成熟经验,还紧密结合了国内阴极电泳涂料产品现状与发展需求。引入了发达国家推行的整个产品生命周期过程链的管理控制为手段,以提升阴极电泳涂料在其生命周期中的综合环境绩效为目标,构建包含阴极电泳涂料产品生命周期相关阶段的绿色设计评价指标体系,确定阴极电泳涂料绿色设计产品的定量定性指标以及评价基准值,并制定相关评价技术标准,以提高阴极电泳涂料绿色设计评价的科学性、客观性和可操作性。该标准所采用的试验方法基本为国内国际通用方法,标准整体水平为国内先进水平。
生命周期评价方法作为一种在国际上应用最为广泛的产品环境影响评价方法,通过对产品在其生命周期过程(从原材料获取、生产、运输、消费乃至最终废弃物处置)对环境的影响进行量化评估,从而提供环境信息以辅助支持决策分析和政策制定。该标准的目的是通过生命周期的研究,可以得出阴极电泳涂料的环境影响量化数据,更直观的评估阴极电泳涂料中成分的变化对环境影响带来的变化,为推进阴极电泳涂料绿色设计的发展提供数据支撑。
该标准编制严格按照国家标准规范性文件的基本要求进行,在符合国家现行法律、法规以及涂料行业政策要求的前提下,从产品生命周期的角度,对阴极电泳涂料绿色设计做出了详细的规定。依据生命周期评价方法,考虑到阴极电泳涂料产品的整个生命周期,从设计开发、原材料获取、生产、包装、运输、使用及废弃后回收处理等阶段,深入分析各阶段的资源消耗、生态环境、人体健康影响因素,选取不同阶段的资源消耗、生态环境、人体健康影响因素,选取不同阶段的典型指标构成评价指标体系。
该标准在满足评价指标体系要求的基础上,采用生命周期评价方法,建立阴极电泳涂料产品种类规则,开展生命周期清单分析,进行生命周期影响评价,将环境影响评价结果作为产品绿色设计评价的重要参考依据,以体现标准的系统性、科学性和可操作性。
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