CSTM LX 0505 00972-2022《原厂(OEM)车辆涂料 单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)释放量的测定》 编制说明_第1页
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文档简介

(一)工作简况

1任务来源

目前,中国汽车、轨道交通等行业在飞速发展,极大地促进了汽车涂料工业的快速

进步。车辆在制造过程中会使用大量的汽车涂料,能够直接或间接地产生大量对环境或

人体有害的挥发性有机化合物(VOC),从而影响人类身心健康,同时也破坏生态环境。

为了加强汽车涂装行业大气污染物排放控制和管理,促进汽车表面涂装工艺和VOC治理

的技术进步,通过制定相应的汽车涂装释放量计算方法标准,能更加有效地控制汽车漆

涂装的VOC释放量。

目前进行涂料中的VOC含量的限定,在标准中规定的都是样品所含的VOC含量的测

试,使用差值法或气相色谱法进行。差值法的测试过程是只称取少量的涂料样品,规定

一定的干燥温度和干燥时间,计算挥发出的VOC含量。气相色谱法通过色谱柱将微量样

品中的各个VOC成分进行分离,然后使用归一化进行计算得出样品中的VOC含量。

差值法或气相色谱法能够反应出实际样品中的VOC含量,但是缺乏两个重要的考量因素,

就是涂膜本身的施工厚度和施工面积对VOC释放量的影响。差值法测VOC,只要求将涂

料样品涂抹均匀即可,不要求涂膜的厚度。而通过规定好涂料样品的施工厚度,相同质

量的涂料样品,就会存在涂布率的差别。涂布率是指由给定数量的涂料制备要求厚度的

干漆膜,所能覆盖的表面面积。如果湿漆的质量相同,那厚度大的样品,则涂布率就小,

且施涂的面积也小。如果相同的涂料样品中的VOC含量一样,则单位面积的VOC含量就

会大,也就是一定质量的漆,涂布率小,则单位面积的VOC含量就会大。相反,则涂布

率大的样品,单位面积的VOC含量就会小,这就反应了制定考察涂料单位施工面积下的

VOC含量的标准的意义。

目前国家标准中关于汽车涂料VOC管理的标准只有GB24409-2020。GB24409-2020

中没有设立车辆单位涂装面积的VOC排放量指标和方法,只有涂料产品本身的VOC含

量要求。在国际上,有欧洲议会和理事会于2004年4月发布的“欧盟指令2004/42/EC”,

对车辆修补漆进行了VOC限量值规定,考虑到环境方面的原因,只要技术上或经济上可

行,车辆修补漆中的VOC含量应尽量降低。这些标准和法规尽管规定了VOC含量的测

试方法和控制指标,但是针对的是涂料产品中的VOC含量。目前,国内的一些环保标准

也制定了一些汽车涂料行业的污染物排放标准,限定了VOC排放指标,提出了单位面积

VOC排放量的概念。但是在标准的计算公式中对VOC排放的计量时间周期的规定不统

1

一,有的要求是一个月,有的要求是一年,这影响了单位面积VOC排放量的计算结果。

国家对汽车涂装行业的清洁生产也有要求,其中设立了单位面积VOC排放量的要求,使

用VOC排放量的计算公式进行计算,同时也有时间周期的要求,比如汽车制造行业的非甲

烷总烃(NMHC)的排放量为50mg/m3,苯系物的排放量为20mg/m3。由于标准适用于环保部

门,VOC在排放前需要使用RTO等尾气处理装置进行VOC的处理,所以标准中的名称

一般都规定为排放量。

如何能够通过比较单位面积的VOC释放量,使用满足厚度的漆膜来减少VOC的释

放量,考察汽车涂料的环保性能,这方面的标准目前是缺失的,亟需要制定一部标准来

进行指导。基于上述目的,CSTM/FC05/TC05涂料和颜料标准化技术委员会秘书处于2022

年3月底提交了《原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)释

放量的测定》CSTM标准计划项目的申请,2022年6月8日,CSTM标准委员会在其官

网()上对本标准计划进行立项公示(材料试验标委会字[2022]106

号),标准项目归口管理委员会为CSTM/FC05/TC05涂料和颜料标准化技术委员会,标准

计划编号为CSTMLX050500972-2022,标准牵头单位为中海油常州涂料化工研究院有

限公司,要求于2022年年底前完成标准报批工作。

2主要工作过程

在上报标准制定计划之前,标准主要负责起草单位中海油常州涂料化工研究院有限

公司对CSTM团体标准《原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)

释放量的测定》目前的相关状况进行了深入了解,检索了国内外相关标准和资料。

接到上级部门的标准项目批准文件后,标委会秘书处立即开始了标准制定的前期准

备工作。2022年6月,CSTM涂料和颜料技术委员会在在CSTM官网

()、全国涂料和颜料标准化技术委员会官网

()、涂料工业微信群等媒体上对本标准项目进行了标准的工作

组成员征集。

该项工作得到了许多单位的积极响应和大力支持,使标准制定工作组得以顺利组成,

为圆满完成标准制定工作奠定了基础。

为使标准的制定工作顺利进行,标准的主要起草单位中海油常州涂料化工研究院有

限公司查阅了大量国内外相关资料,结合近几年有关VOC释放量控制的实际测试状况和

发展趋势,编写了标准草案,以便在工作组会议上讨论。

2

由于受此起彼伏的不确定性的疫情影响,为保证标准按期圆满完成任务,CSTM涂

料和颜料技术委员会秘书处根据国家标准委“灵活采用视频会议、网络征求意见等方式,

推进已立项的标准起草、审查、报批等工作”的要求,于2022年9月13日召开该标准

的第一次工作组成员网络会议。中海油常州涂料化工研究院有限公司、伊士曼(中国)

有限公司、艾仕得涂料有限公司、PPG涂料有限公司、中远关西涂料有限公司、立邦涂

料(中国)有限公司、巴斯夫涂料有限公司、东来涂料有限公司、常州大学、国家涂料

质量监督检验中心、国恒信(常州)检测认证技术有限公司等单位代表参加了会议,会

议讨论了标准草案,确定了标准制定原则、范围、规范性引用文件、术语和定义、原理、

测试步骤、计算、精密度、试验报告等。通过讨论,会议达成了以下修改意见:1)修改

了规范性引用文件;2)修改了术语和定义中3.6实际涂布率中的来源;3)修改标准“计

算”部分中7.4的求和公式。会后根据工作组会议确定的修改内容,修改了标准的工作组

讨论稿,于2022年9月底形成了标准征求意见稿。

(二)标准编制原则和标准主要内容

1标准编制原则

本标准的制订遵循科学先进的原则,吸收国内外标准最新研究成果,同时结合标准

起草单位的研究成果,建立适合“原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化

合物(VOC)释放量的测定”标准的评价方法,力求使标准做到科学合理、简明实用、

技术上可行、经济上合理、可操作性强。

标准选择使用涂布率来进行VOC释放率的计算,不使用释放舱或者顶空的方法进行

VOC释放量的计算或者测试。使用释放舱、顶空的方法适合于低VOC释放量样板的测

试,不适用于高VOC释放量样板的测试。

2国内外标准概况

目前国家尚未制定针对原厂涂料单位面积挥发性有机化合物(VOC)释放量核算方

法的标准。目前国家标准中关于汽车涂料VOC含量测试的标准只有GB24409-2020《车

辆涂料中有害物质限量》。GB24409-2020《车辆涂料中有害物质限量》中没有设立车辆

原厂涂料单位面积的VOC释放量指标和方法,只有涂料产品本身的VOC含量要求,不

能适应对喷涂车间VOC释放量进行管理的要求。在国际上,有欧洲议会和理事会于2004

年4月发布的“欧盟指令2004/42/EC”,对车辆修补漆进行了VOC限量值规定。这些标

准和法规尽管规定了VOC含量的测试方法和控制指标,但是针对的是涂料产品中的VOC

含量。目前在多个地方环保标准中都制定了一些汽车行业的污染物排放标准,限定了排

3

放指标,提出了单位涂装面积VOCs排放量的概念。标准包括国家发展和改革委员会,

环境保护部,工业和信息化部联合发布的《涂装行业清洁生产评价指标体系》,在表1汽

车车身评价指标项目、权重及基准值,污染物产生指标里规定了乘用车和商用车的单位

面积VOCs产生量,设制了Ⅰ~Ⅲ基准值。并在评价方法中给出了单位面积的VOCs的

产生量。依据的是一段时间内的涂装产生的总的VOCS的统计量。DB33/2146—2018浙

江省地方标准《工业涂装工序大气污染物排放标准》;DB35/1783—2018福建省地方标准

《工业涂装工序挥发性有机物排放标准》;DB31/859-2014《上海汽车制造业(涂装)大

气污染物排放标准》,都有“单位涂装面积VOCs排放量”的定义和核算公式,都是按统

计量进行估算的公式。上海市生态环境局组织编制了《整车制造业挥发性有机物控制技

术指南(试行)》指导性技术文件,只规定了整车制造业挥发性有机物污染防治可行技术

在附录A中列出了不同工艺单位涂装面积VOCS排放量参考值。

3标准主要内容

本标准规定了采用涂布率法测定单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)释放量

的术语和定义、原理、取样、测试步骤、计算、试验报告等内容。

原理:准备好样品后,先按GB24409测定液体试样的VOC含量,再按GB/T9272测定

液体试样的不挥发物体积分数,然后基于给定的或按GB/T13452.2测定的干漆膜厚度计算

出理论涂布率,最后得到OEM涂料的单位涂装面积的VOC释放量。

4关于测试内容的规定

4.1关于理论涂布率的计算

理论涂布率的计算,标准中规定了计算单道涂层的理论涂布率,通过测试出单道涂

层的不挥发物体积含量及单道涂层的干漆膜厚度计算得到单道涂层的干漆膜厚度。不挥

发物体积含量的测试标准为GB/T9272-2007,不挥发物质量分数按GB/T1725-2007的规定

进行,烘烤条件选择为(105±2)℃/1h。,此烘烤条件适合于汽车涂料的不挥发物含量的

测试。由于在太高的温度下,一些氨基键或者羧基键会发生断裂或者分解反应,不易选

择过高的温度和加热时间。

公式为

NViv,

Si,v=10

tid,

式中:

2

Si,v——单道涂层的理论涂布率,单位以平方米每升(m/L)表示;

4

NVi,v——单道涂层的不挥发物体积含量,单位以体积分数(%)表示;

ti,d——单道涂层的干漆膜厚度,单位以微米(μm)表示。

该公式可以由下列公式换算得出:

2

Si,m------单道涂层相对于质量的理论涂布率,单位以平方米每升(m/kg)表示;

-----涂料不挥发物质量含量,以质量百分率表示;

----涂料的实际干膜密度,以g/cm3表示

----液体涂料的密度,,以g/cm3表示

4.2关于“待测”涂层体系中复合涂层的单位涂装面积的VOC理论释放量的规定

式中:

2

VOCl—复合涂层的单位涂装面积的VOC理论释放量,以克每平方米(g/m)表示;

2

VOCi—单道涂层的单位涂装面积的VOC理论释放量,以克每平方米(g/m)表示;

ti,d——单道涂层的干漆膜厚度,单位以微米(μm)表示;

tt——复合涂层的总干漆膜厚度,单位以微米(μm)表示。

公式通过计算每一道涂层的VOC释放量,来计算出涂层体系的总的VOC释放量。一般在喷涂

的过程中,每一个厚度相同的涂层都能保证使用组成相同的油漆进行喷涂,保证了在计算每一层的

VOC释放量时,可以直接使用这一层所用涂料的VOC的含量数值带入计算。公式通过每一层的VOC

含量乘以这一层的干膜厚度在总的涂层体系中所占的比列,计算出整个涂层体系的VOC释放量。

4.3“待测”涂层体系中复合涂层的单位涂装面积的VOC实际释放量的规定

式中:

2

VOCs—复合涂层的单位涂装面积的VOC实际释放量,以克每平方米(g/m)表示;

5

2

VOCi—单道涂层的单位涂装面积的VOC理论释放量,以克每平方米(g/m)表示;

ti,d——单道涂层的干漆膜厚度,单位以微米(μm)表示;

tt——复合涂层的总干漆膜厚度,单位以微米(μm)表示;

Xi—单道涂层的上漆率,以质量分数(%)表示。

公式通过上漆率来计算实际的复合涂层的单位涂装面积的VOC实际释放量。上漆率反应了涂料

产品的实际涂布率,一般通过OEM涂料的终端应用企业的物料衡算得到。一般情况下,OEM车辆涂

料的复合涂层体系中每道涂层的上漆率分别为:电泳漆约100%;中涂漆(内板)约35%;中涂漆(外

板)约65%;底色漆(内板)约35%;底色漆(外板)约60%;罩光漆(内板)约35%;罩光漆(外

板)约60%。

由于在实际的喷涂过程中,可以选择多种的喷涂方式,不同的喷涂方式,会有不同的上漆率,造

成实际情况的上漆率会差别较大。标准中列出的为参考值,实际测试时,应该以实际测试结果为准。

4.4“待测”涂层体系中单道涂层的单位涂装面积的VOC理论释放量规定:

i

VOCi=

Siv,

式中:

2

VOCi—单道涂层的单位涂装面积的VOC理论释放量,以克每平方米(g/m)表示;

ωi—该涂层所用涂料产品的VOC含量,以克每升(g/L)表示(见6.3);

2

Si,v——单道涂层的理论涂布率,单位以平方米每升(m/L)表示。

对各道涂层所用涂料的VOC单位涂装面积的VOC理论释放量加和,就得出了涂层体系的VOC理

论释放量。

4.5单车涂装工序产生的VOC释放量,以千克每辆(kg/辆)规定:

VOCA

M=s………………(5)

1000

式中:

M-----单车涂装工序产生的VOC释放量,以公斤每辆(kg/辆)表示;

2

VOCs—复合涂层的单位涂装面积的VOC实际释放量,以克每平方米(g/m)表示;

A—单车涂装面积(以计算机辅助设计系统设计的车身面积计),以平方米每辆(m2/辆);

1000——克每辆(g/辆)换算成千克每辆(kg/辆)的换算系数。

公式中的M,包括M(外板)和M(内板)之和。

5推广应用

6

本标准的制定会进一步推动VOC控制的技术进步,为GB24409-2020《车用涂料中

的有害物质限量》标准的修订,提供技术支撑,提升标准中VOC的控制技术,在标准中

增加单位面积的VOC释放率的控制项目,更好地引导车用涂料生产企业的健康发展。同

时本标准也可供各大汽车生产厂、涂料生产企业及各检测机构进行汽料VOC的释放量的

核算提供参考和依据。

6预期达到的经济效果

本标准将为原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)释放

量的测定评价提供了计算方法,为生产企业进行产品质量控制提供一种方便快捷的方法,

有利于原厂(OEM)车辆涂料涂料生产企业提高产品质量,该标准制定后可以在汽车涂

装行业中推广开来,形成行业规范,从而起到将行业的VOC释放量的计算方式统一,准

确计算衡量汽车喷涂车间的VOC释放量。同时也可为车用涂料生产企业用户等采纳使用,

促进低VOC释放量的产品的开发,成为各类用汽车企业、环境监督机构等进行质量管理

和市场监督的科学依据,同时也将为我国涂料行业的绿色发展做出重要贡献。促进技术和

经济的发展。本标准实施后,将取得明显的经济效益和社会效益。

(四)采用国际标准和国外先进标准的情况

未采用国际标准。

本标准是在分析研究了国内多个相关测试标准的基础上进行制定,确定计算公式时

参考了相关标准。

(五)与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性

本标准符合现行法律、法规和规章的要求,与其它相关标准之间不存在矛盾之处。

本标准的修订会进一步推动涂料行业的技术进步和引导行业的健康发展。

(六)重大分歧意见的处理经过和依据

本标准在修订过程中无重大分歧意见。

(七)标准性质的建议说明

本标准为团体标准。标准水平为国内先进水平。

(八)贯彻标准的要求和措施建议

建议本标准实施前在相关行业内进行宣贯,促进共识。

(九)废止现行有关标准的建议

本标准为原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)释放量

7

提供一种新的计算方法,所以不涉及废止现行相关标准的建议。

(十)其他应予说明的事项

无。

8

CSTM标准

《原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发

性有机化合物(VOC)释放量的测定》

编制说明

(征求意见稿)

中海油常州涂料化工研究院有限公司

2022年09月

(一)工作简况

1任务来源

目前,中国汽车、轨道交通等行业在飞速发展,极大地促进了汽车涂料工业的快速

进步。车辆在制造过程中会使用大量的汽车涂料,能够直接或间接地产生大量对环境或

人体有害的挥发性有机化合物(VOC),从而影响人类身心健康,同时也破坏生态环境。

为了加强汽车涂装行业大气污染物排放控制和管理,促进汽车表面涂装工艺和VOC治理

的技术进步,通过制定相应的汽车涂装释放量计算方法标准,能更加有效地控制汽车漆

涂装的VOC释放量。

目前进行涂料中的VOC含量的限定,在标准中规定的都是样品所含的VOC含量的测

试,使用差值法或气相色谱法进行。差值法的测试过程是只称取少量的涂料样品,规定

一定的干燥温度和干燥时间,计算挥发出的VOC含量。气相色谱法通过色谱柱将微量样

品中的各个VOC成分进行分离,然后使用归一化进行计算得出样品中的VOC含量。

差值法或气相色谱法能够反应出实际样品中的VOC含量,但是缺乏两个重要的考量因素,

就是涂膜本身的施工厚度和施工面积对VOC释放量的影响。差值法测VOC,只要求将涂

料样品涂抹均匀即可,不要求涂膜的厚度。而通过规定好涂料样品的施工厚度,相同质

量的涂料样品,就会存在涂布率的差别。涂布率是指由给定数量的涂料制备要求厚度的

干漆膜,所能覆盖的表面面积。如果湿漆的质量相同,那厚度大的样品,则涂布率就小,

且施涂的面积也小。如果相同的涂料样品中的VOC含量一样,则单位面积的VOC含量就

会大,也就是一定质量的漆,涂布率小,则单位面积的VOC含量就会大。相反,则涂布

率大的样品,单位面积的VOC含量就会小,这就反应了制定考察涂料单位施工面积下的

VOC含量的标准的意义。

目前国家标准中关于汽车涂料VOC管理的标准只有GB24409-2020。GB24409-2020

中没有设立车辆单位涂装面积的VOC排放量指标和方法,只有涂料产品本身的VOC含

量要求。在国际上,有欧洲议会和理事会于2004年4月发布的“欧盟指令2004/42/EC”,

对车辆修补漆进行了VOC限量值规定,考虑到环境方面的原因,只要技术上或经济上可

行,车辆修补漆中的VOC含量应尽量降低。这些标准和法规尽管规定了VOC含量的测

试方法和控制指标,但是针对的是涂料产品中的VOC含量。目前,国内的一些环保标准

也制定了一些汽车涂料行业的污染物排放标准,限定了VOC排放指标,提出了单位面积

VOC排放量的概念。但是在标准的计算公式中对VOC排放的计量时间周期的规定不统

1

一,有的要求是一个月,有的要求是一年,这影响了单位面积VOC排放量的计算结果。

国家对汽车涂装行业的清洁生产也有要求,其中设立了单位面积VOC排放量的要求,使

用VOC排放量的计算公式进行计算,同时也有时间周期的要求,比如汽车制造行业的非甲

烷总烃(NMHC)的排放量为50mg/m3,苯系物的排放量为20mg/m3。由于标准适用于环保部

门,VOC在排放前需要使用RTO等尾气处理装置进行VOC的处理,所以标准中的名称

一般都规定为排放量。

如何能够通过比较单位面积的VOC释放量,使用满足厚度的漆膜来减少VOC的释

放量,考察汽车涂料的环保性能,这方面的标准目前是缺失的,亟需要制定一部标准来

进行指导。基于上述目的,CSTM/FC05/TC05涂料和颜料标准化技术委员会秘书处于2022

年3月底提交了《原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)释

放量的测定》CSTM标准计划项目的申请,2022年6月8日,CSTM标准委员会在其官

网()上对本标准计划进行立项公示(材料试验标委会字[2022]106

号),标准项目归口管理委员会为CSTM/FC05/TC05涂料和颜料标准化技术委员会,标准

计划编号为CSTMLX050500972-2022,标准牵头单位为中海油常州涂料化工研究院有

限公司,要求于2022年年底前完成标准报批工作。

2主要工作过程

在上报标准制定计划之前,标准主要负责起草单位中海油常州涂料化工研究院有限

公司对CSTM团体标准《原厂(OEM)车辆涂料单位涂装面积的挥发性有机化合物(VOC)

释放量的测定》目前的相关状况进行了深入了解,检索了国内外相关标准和资料。

接到上级部门的标准项目批准文件后,标委会秘书处立即开始了标准制定的前期准

备工作。2022年6月,CSTM涂料和颜料技术委员会在在CSTM官网

()、全国涂料和颜料标准化技术委员会官网

()、涂料工业微信群等媒体上对本标准项目进行了标准的工作

组成员征集。

该项工作得到了许多单位的积极响应和大力支持,使标准制定工作组得以顺利组成,

为圆满完成标准制定工作奠定了基础。

为使标准的制定工作顺利进行,标准的主要起草单位中海油常州涂料化工研究院有

限公司查阅了大量国内外相关资料,结合近几年有关VOC释放量控制的实际测试状况和

发展趋势,编写了标准草案,以便在工作组会议上讨论。

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