第47卷Vol.47第7期No.7
铁道技术监督
RAILWAYQUALITYCONTROL
标准化工作
STANDARDIZATIONWORK
基于技术标准的机车车辆用涂料挥发性有机化合物综述（下）
杨松柏
（中国铁道科学研究院集团有限公司金属及化学研究所，北京100081）
摘要：为稳妥完成我国机车车辆业用涂料水性化进程，在全面梳理国际国外国内相关组织和技术标
准对VOC定义、测量方法、计算方法以及具体VOC释放量指标的基础上，分析我国机车车辆业用涂料沿革、部分省市对VOC排放的规定、面临的问题，提出降低涂装过程VOC排放的途径，对机车车辆用涂料的水性化及VOC减排控制提出建议。
关键词：机车车辆制造；机车车辆检修；溶剂型涂料；水性涂料；挥发性有机化合物；技术标准中图分类号：U260.67-65
文献标识码：A
文章编号：1006-9178（2019）07-0005-05
Abstract：Tosuccessfullycompletethewaterbornepaintprocessofdomesticrollingstocks，byfullyreorganizingtheVOCdefinitions，measuringmethods，calculationmethodsandspecificVOCreleaseindexesthatarespecifiedbytherelevantorganizationsandinrelevanttechnicalstandardsbothhomeandabroad，thearticleanalyzestheevo⁃lutionofpaintsforrollingstocksinChina，regulationsmadeinsomeprovincesandcitiesinviewofVOCemissionbornepaintsforrollingstocksaswellasVOCemissionreductionandcontrol.bornePaint；VolatileOrganicCompound；TechnicalStandard
andexistingproblems；proposestheapproachtolowerVOCemissionduringpainting；makessuggestionsforwater⁃Keywords：RollingStockManufacturing；RollingStockInspectionandRepair；SolventBasedCoating；Water⁃
4
4.1
机车车辆用涂料VOC
历史沿革
我国生产的机车车辆很早就开始使用水性涂
是主要针对水性阻尼涂料制定的。TB/T2260—
2001《铁路机车车辆用防锈底漆》（已废止，转化和TB/T2393—2001《铁路机车车辆用面漆》（已废
为Q/CR227—2014《铁路机车车辆用防锈底漆》）止，转化为Q/CR236—2014《铁路机车车辆用面漆》）制定时，就体现了高固（体含量）低粘（度）的理念。标准性技术文件TJ/CL252.1—2012《铁路货车用水溶性油漆技术条件（暂行）》和TJ/CL252.2—2012《铁路货车用水溶性油漆（底面合一）技术条件（暂行）》中规定，涂料的VOC应小于或等于150g/L（AS3960—2005《涂料及相关涂层中挥发性有机化合物含量测定的标准实施规程》，差值法，扣除水和豁免溶剂）。这2个技术文件的制定，对水性漆的使用起到了积极的推动作用。
50%左右，水性涂料则要低很多，一般在10%上下。目前，为了贯彻环保相关法规和要求，减排VOC已是大势所趋，在机车车辆上使用水性涂料则是解决VOC排放问题的主要方法。据了解，
2019年7月（总第393期）
料。1980年代末，使用水乳化沥青浆代替原用溶剂型石棉沥青浆，后被水性阻尼涂料全面取代。1990年代中期，在铁路货车制造中曾小批量使用水性厚浆醇酸漆。2007年开始，大量使用由PVDC树脂制备的单组份水性底面合一涂料。2007年投入运行的CRH5型动车组内饰，使用了包括双
组份水性底漆、面漆组成的涂层体系。2009年，在部分出口新加坡的地铁车辆上，全部使用水性涂料。近年来，在部分城轨或地铁车辆上，也已开始批量使用水性涂料，包括装饰性要求极高的车体外侧水性面漆。
TB/T2932—1998《铁路机车车辆
阻尼涂料
阻尼涂料
机车车辆使用的溶剂型涂料VOC含量通常在
供货技术条件》（已废止，转化为Q/CR2—2014《铁路机车车辆
供货技术条件》），就
收稿日期：2019-04-09作者简介：杨松柏，研究员
·5·
标准化工作基于技术标准的机车车辆用涂料挥发性有机化合物综述（下）
近年来铁路机车车辆制造厂已进行多次水性涂料的工艺试验，使用水性涂料的机车车辆已经过多年运用考验，部分生产线已开始或完成了对涂料水性化的适用性改造，中国铁路总公司近年制定的机车车辆用涂料企业标准也已将水性涂料的技术要求纳入其中。4.2
部分省市对VOC排放的规定
根据各省市环境管理的要求，近年来一些省市陆续出台有关污染物排放的地方标准，作为对企业开展环评和污染物排放监控的主要依据，特别是针对因涂装工序致使大气污染物排放的重点行业，如
表7
地区标准号/涉及行业、工序DB11/1226—2015工业涂装北京DB11/1227—2015汽车制造涂装工序DB12/524—2014现有企业表面涂装DB13/2322—2016表面涂装业DB37/2801.1—2018汽车制造山东DB37/2801.5—2018现有企业表面涂装DB33/2146—2018汽车制造以外行业DB35/1783—2018工业涂装工序DB44/1837—2016集装箱制造有组织排放苯0.50.511苯系物2020402060非甲烷总烃5025颗粒物1010汽车制造业、船舶制造业、家具制造业、集装箱制造业等。这些地方标准规定了涂料中有机溶剂含量、大气污染物的种类和测定方法、单位涂装面积总VOC（VOCs）排放量或VOCs最低去除率等内容，指标主要包括苯、甲苯、二甲苯、甲苯与二甲苯合计、苯系物、非甲烷总烃、VOCs等，有些浓度排放限值甚至比GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》更为严格。对涂料使用企业而言，相关指标的重点是污染物有组织和无组织排放浓度限值。部分地方标准中大气污染物排放浓度限值见表7。
mg/m3
无组织排放（厂区内或企业边界）VOCs苯0.20.5喷涂90烘干800.430120301500.1甲苯1.0二甲苯1.24.02.02.04.010苯系物2.02.0非甲烷总烃5.05.0颗粒物2.03.0（打磨生产线）VOCs部分地方标准中大气污染物排放浓度限值
天津河北201.0甲苯3.0二甲苯121.01.0111甲苯10二甲苯3040302021甲苯3二甲苯12306090201.00.1甲苯0.4二甲苯0.2甲苯0.2二甲苯0.22.0浙江福建广东0.10.1甲苯1.8二甲苯1.0甲苯0.2二甲苯0.23.0DB31/859—2014上海汽车制造涂装工序从表7可以看出，不同省市对排放浓度限值的要求并不一样，因此铁路企业要根据所在地区，有针对性选择适用标准，进而选择相应的施工方案，特别是有组织排放时的VOC处理设备。4.3
面临的问题
机车车辆涂装主要在喷漆车间内施工。理论·6·
4.3.1涂装场所与适用标准
上讲，有组织排放的喷涂场地均具备良好的通风条件、漆雾吸收设备及VOC处理装置，因此对涂料中VOC含量要求并不严格，可以通过有组织排放中的后期处理来降低VOC排放量。
考虑到我国各省市有不同的环评标准，以及国家标准或行业标准中关于VOC的定义、测量方法和限值要求等存在差别，近期制定的机车车辆
铁道技术监督第47卷第7期
用涂料技术标准中未规定VOC指标，各机车车辆厂或施工单位应根据当地的地方法规标准等组织VOC减排工作。
4.3.2VOC常用测量方法局限性
现行标准涉及的VOC，多是指涂料中VOC的含量，即涂料产品（液态）中挥发性有机化合物含量（也称为罐内VOC），常用气相色谱法测量。有些双组份涂料的树脂或固化剂在反应前本身就是VOC，再加上部分产品含有如活性稀释剂等低分子量成膜物质，由于测量方法本身的原因，加上试验偏差最大可达10%，再现性（不同实验室间）达少，但在应用卡尔费休试剂法进行水份测量时，由条件的差异，导致测量误差较大，一般重复性相对20%。相对而言，差值法在这方面的影响因素要于涂料中醛、酮成份的使用和颜料中结晶水的影响，误差有时也比较大。目前我国标准中仍以气相色谱法为主。4.3.3客室内涂料
对于内墙涂料、木器涂料等装饰装修涂料的消费者来说，更关心涂料中VOC释放量对室内环境和人身健康的影响，机车车辆也是如此。对于机车车辆的最终用户，客室内的空气质量是影响旅客、乘务人员健康和舒适性的主要因素。由于客车、机车和动车组内部也使用涂料做防腐、减振降噪和装饰，因此涂料中VOC也成为重要指标之一。与建筑行业室内用涂料不同，机车车辆客室内空气质量与涂料中VOC（罐内VOC）关系不是很大，生产过程中VOC成份（如溶剂等）大部分已在涂装车间内释放，成品客车室内用涂膜的VOC释放量，即涂料干燥成膜后其中的VOC释放量才是主要影
表8
序号123456标准编号ISO16000-9：2006AS5116—2017JISA1901—2015JG/T481—2015响因素。
在TB/T3139—2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》中，对水性阻尼涂料VOC要求为不大于200g/L（按AS3960—2002规定）。阻尼涂料是超厚膜涂料，一般干膜厚度可达涂装室施工，且喷涂后还需要烘烤，完全不同于建筑内墙涂料的室内施工，因此罐内VOC含量的要求没有意义。由于涂膜很厚，只有残余的低分子量化合物、残余的VOC成份（如增塑剂等）及树脂分解释放的小分子物质才会对车内空气质量产生影响，因此采用类似于内装材料（如胶合板等）使用的小室法测量干燥后涂膜VOC释放量才有价值。其他内装涂料或材料也存在类似问题。建议在修订客室内材料有害物质限量标准时考虑这些因素，或参照HJ2537—2014中工业涂料有害物质限量的表达方式，来确定VOC的检测方法和指标。
4.3.4室内涂料VOC释放量测量方法
对于建筑行业的室内涂料，国内外普遍采用环境试验舱法测量涂料中VOC释放量，该方法可以模拟与实际室内环境相近的环境条件，检测内墙涂料、木器涂料等装饰装修涂料在施涂后固化过程中VOC释放量。涂料中VOC释放量是指涂料产品在固化成膜过程中释放到空气中的VOC量，无论是溶剂型涂料，还是水性涂料，相对于罐内VOC含量，环境试验舱法能更好地反映VOC的实际挥发量，世界上一些国家已经开始采用VOC释放量来考查室内涂料的环保性能。涉及这方面的试验方法标准也有许多，见表8。
3mm~5mm。由于机车车辆水性阻尼涂料在车间
通过VOC释放量测量室内涂料环保性能的标准
标准名称室内空气第9部分：建筑产品和家具挥发性有机化合物释放量的测定舱释放量测试法小型环境室内装修材料/产品有机物排放量测定的标准导则建筑产品用挥发性有机化合物和醛类排放量测定低挥发性有机化合物（VOC）水性内墙涂覆材料绿色产品评价地坪涂装材料涂料小室法环境试验GB/T35602—2017GB/T22374—2018VOC释放量的试验项目和指标，GB/T22374—2018
GB/T35602—2017针对装饰装修涂料规定了为产品标准。这2个标准中涉及水性内墙涂料VOC释放量的试验方法，引用了JG/T481—2015中附录
·7·
标准化工作基于技术标准的机车车辆用涂料挥发性有机化合物综述（下）
B—总挥发性有机化合物（TVOC）释放量的测量。
吸收装置、吸附装置、冷凝装置、生物处理设施和其他有效污染物控制设备等。5.3
关于涂料
水性涂料的VOC含量相对较低，但使用中却存在许多其他问题。例如，与溶剂型涂料性能相当的产品价格相对较高，施工工艺要求严格，受温度和湿度影响大，对喷涂设备要求高，废水处理相对困难等。
降低VOC的排放量可以通过多种途径，采用水性涂料当然是一种有效方式，但不应过度依赖。目前在涂料油改水的过程中，采用一刀切的做法并不合适。一味追求低VOC而强行使用水性涂料，会导致能耗增加、产品不稳定等问题。据报道，由于有些水性涂料涂装工艺需要控制喷涂环境条件（温度、湿度等），增加烘干时间或温度，总体能耗比溶剂型涂料有所增加，从另一个角度上讲，碳排放总量有增无减。此外，设备改造和工艺改变等，也会在一定程度上增加水性涂料涂装成本。在
污染物处理设备运行费用方面，VOC排放量与处理费用直接相关，因此，应尽最大可能降低涂料中VOC含量，以减少设备的运行和维护费用。
使用无溶剂涂料、粉末涂料、光固化涂料和具备高固体含量和低粘度特性的溶剂型涂料（高固低粘涂料），也是降低VOC排放的一种途径。
总之，对于机车车辆涂装的油改水工作，应该扎实地做好基础工作。虽然目前水性涂料技术已基本成熟，但仍需充分进行各种可能工况环境条件下的工艺试验，了解水性涂料的特点，进行人员培训，按需要改造和添置设备，以保
测量涂料产品VOC释放量时，需要将液体涂
料制成试板后投试。施涂方式、湿膜厚度、底材类型等对测量结果的准确性有很大影响，需要根据不同类型产品具体规定测量方法。据悉，“低挥发性有机化合物含量涂料产品技术要求”已列入国家标准编制计划，该标准将涉及VOC释放量的测量方法和指标，拟于2019年完成。
5
5.1
降低涂装过程VOC排放的途径
关于地方标准中的总量控制方法
对于VOC的减排，除了有组织排放过程中对
VOC的处理外，采用总量控制或许更能反映企业单位面积VOC排放量的计算方法，这种方法在汽车制造业中广泛使用，其中也包括表面清洁用溶剂和喷涂设备清洗用溶剂。地方标准中对汽车制造业单位涂装面积挥发性有机化合物排放限值见表9。
表9
的实际情况。总量控制方法是指在地方标准中关于
地方标准中对汽车制造业单位涂装面积挥发性有机化合物排放限值
VOC排放限值（/g/m2）35705555555555907070707070序号12345678地区北京标准号DB11/1227—2015货车小汽车驾驶室2045353520352035货车/厢客车式货车80225150150150150150150天津DB12/524—2014（现有企业）DB12/524—2014（新建企业）山东浙江福建广东上海DB37/2801.1—2016DB33/2146—2018DB35/1783—2018DB44/816—2010DB31/859—20145.2关于VOC处理设施
对于机车车辆涂装工艺，即使全部改用水性涂
证涂装质量。
料，也应尽可能在有组织排放涂装场地施工，尽量减少无组织排放量。同时，应加强管理，以确保VOC吸收或处理设备的正常运行。地方标准中对过程中VOC的吸收或处理率规定了具体指标，并明确了监测方法、工艺措施和管理要求等。
无论使用溶剂型涂料，还是水性涂料，喷涂场地都应具备挥发性有机物处理设施。这些设施包括用于减少挥发性有机物向大气中排放的燃烧装置、·8·
6建议
根据《中华人民共和国环境保》《中华人
民共和国大气污染防治法》和各地大气污染防治条例，对于机车车辆制造及修理中涂装工艺VOC的排放，必须加以控制，提出以下建议。
（1）现阶段可按照HJ2537—2014中的工业涂料有害物质限量规定，确定机车车辆涂料VOC的检测方法和指标。
（2）在保证涂装质量的基础（下转第16页）
污染物的排放有明确表述，有些标准对有组织排放
计量工作机车车辆专用压力表智能检定系统研究
比较表1中的数据可以看出，智能检定和人工检定结果最大差值为4kPa。2次测量结果可以视作实验室不同人员之间的比对，测量结果之差不超过2.83s（s为检定结果测量不确定度评定中的测量重复性）。智能检定结果符合JJF1033—2016《计量标准考核规范》的要求。
确地判断出压力表的测量范围及测量读数，进而实现不同规格压力表自动确定检定点和实施检定，考虑在光线环境不佳和多样化的视场下增加辅助光源，研究开发智能深度学习技术，将为进一步优化和改善检定系统功能奠定基础。在后续研究中还应考虑实现2块专用压力表由同步检定转变为各自检定，以便使检定操作更加灵活。参考文献
［1］国家质量监督检验检疫总局．弹性元件式一般压力表、压力
真空表和真空表：JJG52—2013［S］．北京：中国质检出版社，2013．
［2］国家铁路局．机车车辆专用压力表：JJG（铁道）193—2017
［S］．北京：中国铁道出版社，2017．
［3］《铁路计量技术与管理》编写组．铁路计量技术与管理［M］．
北京：中国铁道出版社，2010．
［4］张敏哲，王雅柿，刘炎，等．铁路计量器具智能化量值溯源系
统的探索［J］．铁道技术监督，2018，46（10）：14-18．
5结语
机车车辆专用压力表智能检定系统的研究，改
变了专用压力表人工检定的传统方法，不仅降低了检定人员的劳动强度，还提高了劳动效率。同时，机车车辆专用压力表智能检定系统消除了检定中因人眼的主观因素带来的影响，使检定数据更为准确、可靠。但是，光线的敏感性和压力表表盘的多样化，了机车车辆专用压力表智能检定系统中图像识别系统的应用覆盖范围。为了更加顺利、准（上接第4页）参考文献
［1］李春田．标准化概论［M］．6版．北京：中国人民大学出版
社，2014．
［2］王卫东，顾世平，杨超，等．高速综合检测列车［J］．铁路
技术创新，2012（1）：12-15．
（编辑冯姗姗）
［3］李海浪，王卫东，康洪军，等．CRH380B-002高速综合检测
列车总体架构设计［J］．铁道建筑，2014（2）：109-112．［4］中国铁路总公司．高速综合检测列车通用技术条件：Q/CR［5］中国铁路总公司．高速综合检测列车检测系统暂行技术条
件：TJ/QT001—2014［S］．667—2018［S］．
（责任编辑刘春雨）
消费税关于VOC检测建议［J］．中国涂料，2015，30（3）：29-32．
［3］季军宏，唐瑛．涂料中VOC测试方法的建议与展望［J］．涂
料工业，2015（5）：60-．
［4］胡晓珍．内墙涂料总挥发性有机化合物（TVOC）释放量的标
准检测方法探讨［J］．涂料工业，2015（5）：47-52．［5］林宣益．水性涂料环境标志产品技术要求标准修订［J］．中
国涂料，2014，29（5）：9-12．
［6］杨松柏，韩新正．铁路客车内装材料和室内空气有害物质限
量技术条件初探［J］．世界轨道交通，2009（8）：40-43．
（上接第8页）上，使用水性涂料或者低VOC涂料，同时减少清洁用溶剂的VOC排放量。
（3）尽量采用有组织排放，并确保VOC处理装置正常、有效地运行，减少无组织排放。
（4）加强管理和过程控制，确保工艺措施和管理要求落实到位。参考文献
［1］周湘玲．国家标准中水性涂料VOC测试方法和计算方法比较
［J］．中国涂料，2016，31（1）：34-37．
［2］郭中宝，陈鹏，刘实华．涂料VOC检测方法现状分析及涂料
（续完）
（责任编辑刘春雨）
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