工業塗料のVOC規制と限度値：GB 30981、EU 2004/42/EC、CARB

工業保護塗料の揮発性有機化合物（VOC）排出は、塗装業界の環境規制における中核的な取り組みである。建築内装用ペイントにGB 18582-2020が適用されるのとは異なり、鋼構造、橋梁、貯槽、配管、Marineおよび一般工業設備に用いられる保護塗料は、一律にGB 30981-2020『工業防護塗料中有害物質限量』の管理対象に分類される。製品が輸出される場合や工事がEU、北米市場に関わる場合は、さらにEU 2004/42/ECおよびCARB/SCAQMD Rule 1113の要件が重畳して適用される。さらに処方エンジニアを悩ませるのは、同一製品を異なる法規に基づき申告すると、しばしば異なるVOC数値が得られることである——この「一漆多値」は矛盾するものではなく、その根源は各地域におけるVOCの定義範囲、試験方法、免除溶剤および計算基準が一致していないことにある。本稿では、公開された技術データシート上の実数値を拠り所とし、三大法規Systemの限值の書き方、試験原理、質量と体積という二つの表現方式の換算ロジック、およびこれらの限值がいかにエポキシ、ポリウレタン、亜鉛リッチプライマーの処方ルートを逆に形作るかをSystem的に整理する。

一、なぜ工業ペイントのVOCは独立して章を設ける必要があるか

塗装プロセスにおけるVOCは、主に成膜助剤、希釈溶剤および樹脂合成残留の有機溶剤から生じる。溶剤型エポキシ、ポリウレタン、塩化ゴム、アルキドなどの工業ペイントは、そのVOC含有量がWater-Based建築塗料をしばしば大幅に上回る。屋外の大型鋼構造物に広範囲で噴霧する際、単一道のペイントのVOCがわずか200〜300グラム毎リットルであっても、万トン級工事の塗装総量に累積すれば、地域のオゾン生成および二次エアロゾルへの寄与も無視できない。したがって各国の規制は、いずれも「工業防護塗料」を独立したカテゴリーとし、普通の装飾用ペイントより厳しい限值を個別に設けている。

標準マトリクスから見ると、工業ペイントのVOC測定には汎用方法標準（GB/T 23985-2009、GB/T 23986-2009 ガスクロマトグラフィー質量分析法に基づく、ISO 11890、ISO 17895）があるが、限值はそれぞれ各国の強制限量標準に置かれている。中国はGB 30981-2020、EUは2004/42/EC指令、米国カリフォルニア州はCARBおよび南海岸大気質管理区SCAQMD Rule 1113である。この「方法標準＋限值標準」という二層構造を理解することが、後の対照表を読み解く前提である。

二、三大法規Systemの個別解体

1. 中国 GB 30981-2020『工業防護塗料中有害物質限量』

GB 30981-2020は、我が国の工業防護塗料の有害物質に関する強制下限であり、鋼構造、コンクリート防護、コンテナ、道路標識など多用途の溶剤型およびWater-Based製品をカバーし、VOC、Heavy metals（鉛、カドミウム、クロム、水銀など）および一部の特定物質を限定する。実測値の決定には、GB/T 23985（Low VOC塗料の測定、差减法）またはGB/T 23986（高VOC、ガスクロマトグラフィー法）と配套して用いられることが多い。標準は「工業防護塗料」に対し、製品タイプおよびApplication状態ごとにVOC上限を別途設けており、例えば溶剤型鋼構造用保護塗料の限值は普通の溶剤型装飾ペイントより著しく低く、かつ外資ブランドの国内販売にも同様に適用される。注目すべきは、同標準が鉛≤90 mg/kg、カドミウム≤75 mg/kgなどのHeavy metals限量を規定しており、車両塗料GB 24409-2020と一脈相通じるものがあることである。

2. 欧盟 2004/42/EC

EUの2004/42/EC指令（業界でしばしば「塗料VOC指令」と呼ばれる）は、「塗料製品」を対象とし、用途（例：建築ペイント、工業ペイント、自動車補修ペイント、Marineペイント）ごとに最大VOC含有量を設定し、単位は統一してグラム毎リットル（g/L、供給状態での計）である。溶剤免除、水分控除などの規則を附属書に書き込んでおり、同一処方を異なる加盟国で申告する際にも一致したアルゴリズムが採用される。輸出型塗料企業にとって、2004/42/ECを満たすことは欧州市場参入の切符であり、かつREACHによる特定物質（例：一部のグリコールエーテル、イソシアネート）の登録および通報義務と配合させる必要がある。

3. 米国 CARB と SCAQMD Rule 1113

米国連邦レベルではEPAのNational VOC Ruleが枠組みを提示し、カリフォルニア州大気資源委員会（CARB）およびロサンゼルスを含む南海岸大気質管理区（SCAQMD Rule 1113）はより厳しいローカル限值を定め、しばしばポンド毎ガロン（lb/gal）で公表され、g/Lに換算可能である（1 lb/gal ≈ 119.8 g/L）。SCAQMD Rule 1113は、多種の工業および建築塗料に対し極めて低いVOC上限を設定し、免除溶剤リストおよび試験方法を明確に規定している。カリフォルニア州は市場規模が大きく法執行が厳しいため、多くの多国籍塗料企業がグローバル処方を「カリフォルニア最厳」に合わせてDirectアラインし、結果として前文の「同一製品多値」現象が生まれている。

三、同一の漆になぜ三つのVOC値が測れるか：実データ対照

「一漆多値」を最もよく説明するのは、Jotun（佐敦）Jotacote Universal N10（汎用耐摩耗エポキシペイント）の公開技術データシートにある一組のデータである。同製品の体積固体含有量は72 ± 2 %（ISO 3233）であり、地域法規に基づき申告されたVOCは以下の通りである。中国GB 30981-2020 / GB/T 23985下では239 g/L；EU 2004/42/EC下では261 g/L；米国CARB/SCAQMD下では247 g/L（Jotun TDSによる）。

この三組の数字は測定誤差ではなく、同一処方が異なる法規の「計算口径」の下で得られた結果である——各地域において、水分を控除するか、特定の低反応活性溶剤を免除するか、体積か質量かで計るか、Application添加希釈剤を算入するかについて、規則がそれぞれ異なる。以下の表は、この実数値を別の超高固形分製品と并列にして、直感的な比較を容易にする。

上表は二つの法則を明らかにする。其一、同一の漆が跨区申告を行うと239/261/247のような差異が生じ、工事入札時には必ず「用いた限值に対応する法規バージョン」を照合し、EU口径を中国の検収口径と誤認しないよう避けるべきである；其二、体積固体含有量を高めることはVOCを押し下げる最もDirect的なレバーである——Barrier 80 UHSは体積固含が85 ± 2 %、Weight固含95 ± 2 %、VOC質量占有率が10 %未満に達し、そのVOCはわずか134 g/L（佐敦TDSによる、GB 30981 / GB/T 34682に基づく）であり、Jotacote N10の水準を大幅に下回る。これこそが超高固形分（UHS, Ultra High Solids）ルートの価値である。

四、VOC試験方法：差减法からGC-MSまで

VOC測定のコアは「まず塗膜中の水分と揮発性有機物を分離し、その後定量する」ことである。国標は二つの補完的経路を提示している。

• GB/T 23985-2009（差减法）：VOCが予想より低い（通常 ≤ 15 % 質量比）塗料に適用される。原理は、まず塗料の水分含有量と固含を測定し、総質量から水分と非揮発性物質を減じ、その差がVOC質量となる。方法は設備が簡単で速度が速く、Low VOC塗料に対しては十分である。
• GB/T 23986-2009（ガスクロマトグラフィー–質量分析法、GC-MS）：VOCが高いまたは成分が複雑な塗料に適用される。試料は加熱フラッシュ蒸発またはヘッドスペース注入を経て、揮発性成分がキャピラリークロマトグラフィー柱に入り分離され、質量分析で定性、内標または外標で定量され、水、免除溶剤および各種有機溶剤を識別・区別できる。GB 30981-2020およびGB 24409-2020はいずれも、判定根拠としてこの二つの方法標準を引用している。

国際標準はISO 11890（色漆およびClearcoatのVOC含有量の測定、差减法およびガスクロマトグラフィー法）およびISO 17895（Low VOC塗料の差减法）に相当する。試験報告には、用いた力法バージョン、サンプリング状態（原漆またはApplication配合Mixing後）、Application希釈剤を含むか否かを明記しなければならず、さもなければ異なる実験室のデータに比較性がない。これが、Barrier 80 UHSの134 g/Lに「GB 30981 / GB/T 34682に基づく」と标注しなければならない理由である——GB/T 34682は亜鉛リッチプライマー専項の有害物質限量配套方法であり、汎用エポキシの申告口径とは異なる。

五、質量限值か体積限值か：二つの表現の換算方法

規制文書によってはVOCを「質量パーセント」で、あるいは「g/L」の体積濃度で提示することがあり、両者は混同してはならない。

• 質量法：VOC質量が処方総質量に占めるパーセント。Barrier 80 UHSは「VOC質量占有率 < 10 %"の表述を採用しており、処方中の有機溶剤の軽重を直観的に反映している。
• 体積法（g/L）：単位体積の塗料に含まれるVOC質量であり、GB 30981、EU 2004/42/EC、CARBの主流の書き方であり、現場が「何リットルの漆を使ったか」で排出を見積もるのに便利である。

両者の換算には塗料Densityを介する必要がある。Jotacote N10 を例に取ると、そのDensityは約 1.4 kg/L（ジョットンの TDS による）であり、239 g/L の体積 VOC は質量比率にして約 239 / 1400 ≈ 17 % に相当する。同じ一本のペイントであっても、質量基準（約 17 %）と体積基準（239 g/L）で記述されるのは、同一の事実の二つの側面であることが分かる。配合設計者が VOC を低減する際の道は二つある：溶剤の質量比率を下げる（低毒性・高Boiling Point溶剤への交換、樹脂活性の向上）、あるいは体積不揮発分を上げる（同じ 1 リットルのペイントの中でより多くの不揮発性成膜物質を含める）。超高固形分ルート（例えば Barrier 80 UHS の 95 ± 2 % Weight固形分）は、まさにこの「体積固形分」というレバーを極限まで引き上げたものである。

六、VOC 規制値がいかに配合を逆に形作るか

規制値は紙面上的な数字ではなく、配合設計のハードな制約である。エポキシ防錆ペイントを例に取ると、その VOC の発生源は主に芳香族炭化水素、ケトン類、エステル類の溶剤である。これを 239 g/L あるいは 134 g/L 以下に押し下げるための一般的な手段には以下が含まれる：

1. 樹脂の分子量Densityと活性を高める：高エポキシ当量・高固形分の樹脂を選び、Viscosity低下のために加える溶剤を減らす。
2. 活性希釈剤の導入：単官能または二官能エポキシ活性希釈剤で揮発性溶剤の一部を代替し、Curing時に架橋に参加させて揮発させないようにする。
3. 高固形分／無溶剤系への変更：Barrier 80 UHS のようなWeight固形分 95 ± 2 % の超高固形分エポキシ亜鉛リッチプライマーのように、揮発可能な空間を極限まで圧縮し、VOC 質量比率を < 10 % とする。
4. Water-Based化または高固形分二液型ポリウレタン：Epoxy.com #406 は 54–66 % の体積固形分で 166–187 g/L を達成しており、ポリウレタン化学自体の低溶剤需要に依っている。

しかし VOC 低減とApplicationPerformanceの間には緊張関係がある：溶剤が減るとViscosityが上昇し、レベリングが悪化し、スプレーガンの圧力とノズルに対する要求が高まる。これはまさにApplication記事が解決すべき問題である。さらに、亜鉛リッチプライマー中の多量の亜鉛粉（乾膜亜鉛含有率≥80 % 時に陰極防食作用をProvides）は固形分を显著に押し上げ、VOC を押し下げるが、沈降やApplication可能時間の短縮といった新たな問題をもたらし、チキソトロピー剤と分散工程で補強する必要がある。

塗装系の設計者にとって、KeXin New Material（kexinMaterials）は鋼構造物と重防錆プロジェクトへの長期サービスの中で、工事末期に受動的に規制値を合わせるよりも、下塗り–中塗り–上塗りの配套段階で目標法規に基づいて逆に固形分を選ぶ方が良いと体得している。例えば C5 腐食等級環境では、超高固形分エポキシ亜鉛リッチプライマー（134 g/L クラスの UHS 製品など）を下塗りとして優先的に選択することで、GB 30981-2020 を満たすだけでなく、高亜鉛含有率による陰極防食を得て、源頭から「環境対応」と「防錆」の二つを一度に正しく行うことができる。

七、Heavy metalsと協調管理：VOC だけを見るな

工業ペイントのコンプライアンスは「複数指標の並列」である。GB 30981-2020 は VOC の他に、鉛≤90 mg/kg、カドミウム≤75 mg/kg などのHeavy metals、および一部の有害有機溶剤を厳格に制限している。亜鉛リッチプライマーは亜鉛粉による防錆に依るが、亜鉛粉は ASTM D520 Type II などの規格に適合しなければならず、かつ全体の配合の他の顔料や乾燥剤が超過するHeavy metalsを導入してはならないことに注意が必要である。輸出製品については、EU の REACH の高懸念物質（SVHC）リスト、米国の TSCA による特定物質の管理が、VOC 規制値と重畳して審査される。

典型的なリスクポイントの一つは、VOC を下げるために特定の「代替溶剤」に変更した際、REACH 登録を経ていない、あるいは SVHC に該当する場合、輸出段階で差し止められることである。したがって配合の調整は全項目のコンプライアンス評価を行わなければならず、VOC の単点最適化ではない。これが成熟したサプライヤーが法規解釈を研究開発立ち上げ段階に前置する理由であり、製品が形になってから補修するのではない。

八、工事向けのコンプライアンス経路と実務上の提言

法規を具体的な工事に落とし込むため、以下のチェックリストに沿って実行することを提言する：

• 第一歩、検収基準の確定：プロジェクトの所在法域（中国／EU／北米）と具体的な標準バージョンを明確にする。国内プロジェクトは GB 30981-2020 を準拠とする；輸出プロジェクトは同時に 2004/42/EC と CARB/SCAQMD の規制値を照合し、必要に応じて最も厳しいものに合わせる。
• 第二歩、法規表示付き TDS の要求：サプライヤーに対し、検査報告書と TDS に VOC 数値が対応する法規と試験方法（例：「239 g/L、GB 30981-2020 / GB/T 23985」）を明記するよう求め、「無表示 VOC」による検収紛争を避ける。
• 第三歩、全工事の排出量算定：体積 VOC（g/L）× 総用漆量（L）を用いて総揮発性有機物を推定し、現地の排水許可と VOCs 総量管理要求を組み合わせて余裕を確保する。
• 第四歩、高固形分配套の優先：腐食等級が高い（C4–C5）または環境要求が厳しいシナリオでは、超高固形分エポキシ亜鉛リッチプライマーと高固形分中塗り、上塗りをDirect選択し、単層の VOC を源頭から押し下げると同時に、塗装回数を減らし総合コストを低下させる。
• 第五歩、Application希釈の規範化：エアレススプレー時はできる限り希釈剤を加えない、あるいはごくわずかのみ加える；希釈が必要な場合は添加比率を記録する。なぜなら一部の法規では「Application状態」こそが規制値判定の状態であり、過剰希釈は VOC 上限をDirect突破するからである。

KeXin New Material（kexinMaterials）は配套Solution設計において、通常、オーナーに対して VOC コンプライアンスと ISO 12944-2018 腐食等級Systemを併せて考慮するよう提言している：腐食等級（C2 低から CX 極端まで）を用いて配套厚みと品種を決定し、目標法規を用いて固形分下限を決定し、両者が共同で「耐腐食かつ合法」な塗装マップを出力する。この手法は、複数法域にまたがる輸出装備、洋上風力、橋梁工事において特に重要である。

九、VOC と大気汚染のメカニズム連鎖：なぜ規制は工業ペイントを注視するか

法規がなぜますます厳しくなるかを理解するには、大気中での VOC の行き着く先を明確にする必要がある。塗装Applicationで放出される有機溶剤（芳香族炭化水素、ケトン類、エステル類、脂肪族炭化水素）は大気に入った後、太陽光と窒素酸化物の共同作用の下で光化学反応を起こし、地表付近のオゾンと二次有機エアロゾルを生成する。前者は夏季の光化学スモッグの主因であり、後者は微粒子 PM2.5 の重要な構成成分である。工業防錆塗装は屋外または大スパン工場で行われることが多く、換気条件は良いが総量が大きく、単層 VOC がたとえ 200 余り g/L であっても、万トン級工事の累積使Coverageを掛ければ、地域への寄与は相当なものとなる。

さらに厄介なのは「反応活性」の差である：すべての VOC が等量で汚染するわけではなく、一部の溶剤（例えば一部の高反応活性オレフィン、アルデヒド類）はオゾン生成への寄与が不活性溶剤よりはるかに高い。これが規制を「総量のみ制限」から「総量制限 ＋ 高活性物質制限」へと導き、さらに免除溶剤（例えば大気中で迅速に分解し、オゾン生成に参加しない化合物の一部）を VOC 定義から除外し、複雑な免除リストを形成する。法規ごとに免除リストが異なることが、「一漆多値」のまた別の由来である——同一配合がある法規下では免除溶剤を含むため数値が低く、別の法規下では免除されず数値が高くなる。

十、計算実例：g/L を工事排出総量に換算する

g/L は濃度であり、工事は「総排出量」により関心を持つ。推定方法は以下の通り：

総 VOC 排出量 ≈ Σ（あるペイントの VOC 体積濃度 g/L × そのペイントの実際消費量 L）

例：ある橋梁工事がジョットン Jotacote Universal N10 を汎用エポキシペイントとして使用し、GB 30981-2020 の 239 g/L で計算する。全橋の用漆量が 4000 L（ロス含む）であれば、理論 VOC 排出量は約 239 × 4000 = 956,000 g、すなわち約 956 kg となる。もし Barrier 80 UHS 超高固形分エポキシ亜鉛リッチプライマーを下塗りとして使用（134 g/L）すれば、同等の塗布面積条件下で固形分が高いため単位体積あたり塗布可能面積が大きく、単位体積 VOC が低いだけでなく総用漆量も減り、総排出量をさらに一段下げられる。この「二重低減」効果こそが、高固形分ルートが工事入札で歓迎される隠れた理由である。

実際の排出はApplication方法の影響も受けることに注：エアレススプレーはオーバースプレーが少なく利用率が高く、エアスプレーより漆を節約し総 VOC が低い；一方、現場でViscosity低下のために過剰に希釈剤を加えると、総 VOC をDirect押し上げる（希釈剤自体はほぼ全て VOC である）。したがって「低 VOC 製品を選ぶ」ことと「規範的なApplicationで希釈しない」ことを同時に行わなければ、排出削減は真に有効とならない。

十一、よくあるコンプライアンス誤解と是正

工事と調達でよくあるいくつかの誤解は別掲する価値がある：

• 誤解一：「VOC 数値が低ければ万事OK」。 実際には GB 30981-2020 はHeavy metals（鉛≤90 mg/kg、カドミウム≤75 mg/kg）と他の有害物質も制限しており、輸出では REACH、TSCA が重畳する。全項目コンプライアンスを行わなければならず、単点最適化ではない。
• 誤解二：「EU 数値で中国検収を代用する」。 例えば Jotacote N10 は EU 基準 261 g/L、中国基準 239 g/L であり、入札で EU 値で書き、検収で中国 GB 30981-2020 要求を行うと、基準不一致により紛争が生じる。TDS は数値が対応する法規を明記しなければならない。
• 誤解三：「Application希釈は規制値に影響しない」。 多くの法規は「Application状態」を判定状態とする。過剰な希釈剤添加は規制値を突破し、かつデータシート上の低 VOC は原漆または規定配合に対するものであり、希釈後も合格とは限らない。
• 誤解四：「Water-Basedペイントは必ずすべての溶剤型より低い」。 Water-Basedペイントの VOC は通常低いが、ゼロではない；また一部の高固形分溶剤型（例：UHS エポキシ亜鉛リッチ 134 g/L）は絶対数値ですでに一部のWater-Based系に近い。選定は実測 VOC と工事適合性を見るべきであり、「水／油」の二分法で単純に行うべきではない。

KeXin New Material（kexinMaterials）は輸出装備への配套時に、しばしば「法規基準対照表」を納品添付として作成し、同一製品の各法域での VOC 数値、試験方法、免除差異を項目ごとに列挙し、オーナーが跨国検収時に基準不一致で返品されるのを避ける。この前置型コンプライアンスは、事後補修よりもコストがはるかに低い。

十二、低 VOC 技術ルート図譜：配合端から排出削減を分解する

工業ペイントをコンプライアンス VOC まで下げるには、業界に四つの重畳可能な技術ルートがあり、それらを理解することで選定時に「低 VOC はどこから来るか」を判断しやすくなる：

• 高固形分（High-Solids / UHS）：樹脂の分子量Densityを高め溶剤を減らすことで、体積固形分を 70–85 % 以上に上げる。例えば Barrier 80 UHS はWeight固形分 95 ± 2 %、VOC わずか 134 g/L であり、溶剤型System内で最も実践的な排出削減ルートであり、かつ溶剤型ペイントのApplication適応性と防錆力を維持する。
• Water-Based化（Waterborne）：水で有機溶剤を代替し、VOC は通常显著に低下するが、成膜メカニズムが「溶剤揮発」から「水分揮発 ＋ 粒子凝縮」に変わり、Application温Humidity、下地清浄に対する感度が高く、かつ一部のHigh Performance重防錆Water-Based系は依然として溶剤型に追いつこうとしている。Water-Based工業塗料の選定はサイト内特集を参照されたい。
• 無溶剤（Solvent-Free）：揮発性希釈剤はほとんど添加されておらず、反応性希釈剤や加熱によりViscosityを低下させることができ、VOCは非常に低く近似することができ、主に床面、配管内壁などのシナリオで使用されていますが、Viscosityが高く、建設機械の要求度が高いです。
• 粉体塗装：完全に溶剤を含まず、静電気噴霧や焼付を行わず、フィルムを形成し、VOCはほぼゼロです。耐熱性と工業用塗装が必要なワークに限られ、現場で大規模な鋼構造に使用することは困難です。

これらの４つの経路は、相互に排他的ではなく、エンジニアリングにおいて組み合わせて使用されることが多い。例えば、「Water-Basedプライマー＋高固体ポリウレタントップコート」は、プライマーのＶＯＣを低減し、トップコートをWeather-Resistant性に保つ。どちらを選択するかは、腐食レベル、建設条件、および管轄制限の交差点によって異なります。また、溶剤系システムは、塗料霧や廃溶剤の現場再生によってリサイクルすることも可能であり、排出源の削減を補完する「放出」されたVOCを層の終わりに閉じることができますが、再生装置への投資はプロジェクト規模に合わせる必要があり、すべてのサイトが経済的であるわけではありません。

XIII.輸出企業のマルチスタンダード共同管理

国内および欧米市場の両方に直面している塗料企業や機器輸出業者にとって、「一連の処方、複数管轄のコンプライアンス」は共通の課題です。標準的な共同台帳を確立することをお勧めします。

• 「ベンチマーク式」から、GB 30981 -2020、EU 2004/42/EC、CARB/SCAQMDに基づくVOCおよび有害物質項目を計算し、差異と最も厳しい制約をマークします。
• 免除された溶媒、Heavy metals限度、およびSVHC義務のリストを比較表にまとめ、研究開発段階で矛盾する物質を除外します。
• TDS内

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