AEA, energia i środowisko

Sporządziła grupa AEA

Wytyczne dotyczące zastępowania i redukcji LZO w

działalności objętej dyrektywą w sprawie emisji

rozpuszczalników LZO (dyrektywa 1999/13/WE)

Wytyczna 8 – część 2:

Inne powlekanie – w tym powlekanie tworzyw sztucznych, tkanin,

włókien, folii i papieru.

Komisja Europejska 2009

okopol

Instytut Strategii Środowiskowych

BiPRO

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 2/20

Spis treści

1 Wstęp ............................................................................................................. 3

2 Podsumowanie zastępowania i redukcji LZO ............................................. 4

3 Opis czynności i powiązanych sektorów przemysłu ................................... 4

3.1 Powlekanie papieru ....................................................................................... 5

3.2 Powlekanie tworzyw sztucznych .................................................................. 5

3.3 Powlekanie folii ............................................................................................ 5

3.4 Powlekanie tkanin ....................................................................................... 6

4 Opis techniczny procesów ............................................................................. 6

4.1 Schemat procesu i związana z nim emisja LZO .......................................... 7

4.2 Opis procesu ................................................................................................ 7

5 Stosowanie, emisja i wpływ rozpuszczalników na środowisko ................. 10

5.1 Stosowane rozpuszczalniki ....................................................................... 10

5.2 Zużycie rozpuszczalników i poziom emisji ............................................... 11

5.3 Zasadnicze kwestie ochrony środowiska i zdrowia .................................... 11

6 Zastępowanie LZO ..................................................................................... 11

6.1 Systemy bez LZO ...................................................................................... 11

6.2 Systemy o zmniejszonej ilości LZO s ....................................................... 11

7 Inne działania w celu zapobiegania i metody redukcji emisji LZO ........... 14

7.1 Metody redukcji emisji i środki stosowane na końcu rury ......................... 14

7.2 Usprawnienia procesu ................................................................................. 15

8 Podsumowanie metod redukcji emisji LZO .............................................. 16

9 Przykłady dobrej praktyki .......................................................................... 17

9.1 Przykład 1: zastąpienie systemu na bazie rozpuszczalnika systemami na bazie wody 17

9.2 Przykład 2: suszenie powłok na bazie wody za pomocą osuszonego powietrza 17

9.3 Przykład 3: powlekanie metodą wytłaczania tworzywa sztucznego ......... 17

10 Nowe metody i zamienniki na etapie prac rozwojowych ........................... 18

10.1 Powlekanie tworzyw sztucznych - stosowanie powłok proszkowych ...... 18

11 Źródła informacji ........................................................................................ 19

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 3/20

1 Wstęp

Niniejsze wytyczne dotyczą powlekania tworzyw sztucznych, tkanin, włókien, folii i papieru oraz

związanego z tym czyszczenia urządzeń; przedstawia się możliwości zastąpienia lub zmniejszenia

stosowania LZO oraz wynikającej z tego emisji.

Tabela 1: określenie zakresu dyrektywy w sprawie emisji rozpuszczalników LZO (dyrektywa SE)

Dyrektywa SE – określenie zakresu (aneks I)

Powlekanie zostało zdefiniowane jako „każda czynność, w toku której następuje jednorazowe lub

wielokrotne nałożenie ciągłej warstwy powłoki.” Dyrektywa SE obejmuje instalacje, w których

takie czynności mają miejsce, przy czym roczne zużycie rozpuszczalników organicznych

przekracza 5 t.

Czynność „innego powlekania” obejmuje szereg różnych sektorów (np. przemysł papierniczy,

włókienniczy) i ma miejsce jako proces główny w specjalistycznych firmach, a także jako

pojedynczy etap produkcji w innych.

Powlekanie metali i sitodruk rotacyjny na tkaninach nie wchodzi w zakres niniejszych wytycznych

(patrz wytyczne 8 część 1 oraz wytyczne 3).

Jeśli czynność powlekania obejmuje etap, w którym nadruk wykonuje się na tym samym wyrobie,

niezależnie od stosowanej metody, etap drukowania stanowi element czynności powlekania i

dlatego został uwzględniony. Czynności drukowania, jednak, stanowiące czynność odrębną, nie

wchodzą w zakres niniejszych wytycznych (patrz wytyczne 1, 2 i 3).

Dyrektywa SE określa następujące wartości graniczne emisji dla czynności innego powlekania:

DYREKTYWA SE DOTYCZY SEKTORÓW INNEGO POWLEKANIA, JEŚLI

PRZEKROCZONE ZOSTANIE ZUŻYCIE ROZPUSZCZALNIKÓW 5 TON ROCZNIE

Tabela 2: wartości graniczne emisji według dyrektywy SE

Dyrektywa SE - wartości graniczne emisji (ELV) (aneks II A – czynność nr 8)

Czynność Wartość

progowa

zużycia

rozpuszczalni

ków [ton/rok]

ELV w

gazach

wylotowych

[mg C/Nm³]

Emisja

niezorganizowana

[% początkowej

ilości

rozpuszczalnika]

Całkowita

ELV

Inne powlekanie – w

tym powlekanie

metali, tworzyw

sztucznych, tkanin,

włókien, folii i

papieru

5-15 100 (1), (4)

25 (4)

>15 50/75 (2), (3), (4)

20 (4)

(1) Wartości graniczne emisji dotyczą nakładania powłok i procesów suszenia prowadzonych w

warunkach zamkniętych.

(2) Pierwsza wartość graniczna emisji dotyczy procesów suszenia, zaś druga – procesów nakładania

powłok.

(3) W przypadku instalacji do powlekania tkanin, w których wykorzystuje się metody pozwalające

na ponowne wykorzystanie odzyskanych rozpuszczalników, wartość graniczna emisji dla

nakładania powłoki i procesów suszenia łącznie wynosi 150.

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 4/20

(4) Czynności powlekania, których nie można wykonać w warunkach zamkniętych (np. budowa

okrętów, malowanie samolotów), mogą być zwolnione z przestrzegania tych wartości zgodnie z art.

5 ust. 3 lit. b.

Zamiast przestrzegania powyższych ELV operatorzy mogą zdecydować się na zastosowanie programu

redukcji zgodnie z wymaganiami aneksu II (B) dyrektywy SE.

Szczególne wymagania obowiązują w przypadku LZO klasyfikowanych jako substancje CMR1 oraz w

przypadku fluorowcowanych LZO, którym przypisano zwroty R40 lub R682. Istnieje ogólny obowiązek

zastępowania substancji CMR (w możliwie największym zakresie) substancjami lub preparatami mniej

szkodliwymi najszybciej, jak to możliwe. W przypadku natężenia przepływu masy ≥ 10 g/h dla LZO

klasyfikowanych jako substancje CMR lub ≥ 100 g/h dla fluorowcowanych3 LZO, którym przypisano zwroty

R40/R68, ELV w gazach wylotowych wynoszą odpowiednio 2 i 20 mg/Nm3; wartości te są obowiązujące

także przy zastosowaniu programu redukcji.

W przepisach krajowych mogą zostać ustalone niższe wartości progowe zużycia rozpuszczalników, bardziej

restrykcyjne ELV lub dodatkowe wymagania.

2 Podsumowanie zastępowania i redukcji LZO

Ta czynność obejmuje powlekanie tworzyw sztucznych, tkanin, włókien, folii i papieru. Procesy te prowadzi

się w różnych sektorach przemysłu przy użyciu wielu różnych technologii i powłok. Materiały alternatywne

bez rozpuszczalników lub o niskiej zawartości rozpuszczalników, na przykład na bazie wody (np. powłoki

gruntowe i podkładowe stosowane w przemyśle motoryzacyjnym) lub powłoki topliwe (np. stosowane w

przemyśle spożywczym), są już dostępne dla wielu zastosowań. Jeśli wymagania dotyczące właściwości lub

jakości wymagają użycia produktów na bazie rozpuszczalników, dostępne są także produkty o obniżonej

zawartości LZO, takie jak powłoki o dużej zawartości substancji stałych.

Powłoki na bazie wody, topliwe i utwardzane promieniowaniem UV i EB to często stosowane

zamienniki powłok na bazie rozpuszczalników.

Powłoki utwardzane promieniowaniem (ultrafioletowym i wiązką elektronów (EB)) to ważne produkty bez

LZO lub o niskiej zawartości rozpuszczalników, stosowane głównie w powlekaniu folii.

Metody redukcji emisji, takie jak stosowanie węgla aktywnego lub utlenianie termiczne z regeneracją i

rekuperacją, są często stosowane, jeśli nie można zastąpić LZO lub ich ograniczyć bądź podejścia takiego się

nie stosuje.

3 Opis czynności i powiązanych sektorów przemysłu

Czynność obejmuje procesy powlekania szeregu różnych podłoży (np. tworzyw sztucznych, tkanin, włókien,

folii i papieru) z użyciem rozpuszczalników organicznych. W związku z tym niniejsze wytyczne można

wykorzystywać w wielu różnych sektorach – w szczególności w sektorach omówionych poniżej.

W roku 2004 14 Państw Członkowskich UE informowało o około 5000 istniejących i 300 nowych

instalacjach, które prowadziły działalność podlegającą zakresowi czynności numer 8 aneksu II A

obejmującej czynności związane z powlekaniem metali, tworzyw sztucznych, tkanin, włókien, folii i papieru

[Implementation 2006]. 1 Substancje CMR – rakotwórcze (R45, R49), mutagenne (R46) lub toksyczne dla reprodukcji (R60, R61). 2 Po przyjęciu dyrektywy SE miała miejsce zmiana treści zwrotu R o symbolu R40. Pierwotne brzmienie R40 było następujące: „Możliwe ryzyko powstawania nieodwracalnych zmian w stanie zdrowia człowieka”. Nowe brzmienie to: „Ograniczone dowody działania rakotwórczego”. Poprzednie

brzmienie obejmowało mutagenność (kat. 3). Działanie mutagenne obejmuje obecnie oddzielny zwrot R68: „Możliwe ryzyko powstawania

nieodwracalnych zmian w stanie zdrowia”. Nowy zwrot R nie obejmuje rakotwórczości. Nowe brzmienie zwrotu R40 jest rzecz jasna mniej restrykcyjne niż poprzednie. Do momentu dostosowania dyrektywy SE do tej zmiany decyzję ostateczną co do tego, która wersja jest obowiązująca,

może wydać jedynie Europejski Trybunał Sprawiedliwości. 3 Fluorowcowane rozpuszczalniki organiczne to węglowodory zawierające jeden lub więcej następujących fluorowców: fluor, chlor (np. trichloroetylen), brom (np. bromek n-propylu) lub jod.

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 5/20

3.1 Powlekanie papieru

Powlekanie papieru ma na celu poprawę połysku, koloru, jakości druku lub blasku papieru. Powłoki można

nakładać na maszynie (tzn. powlekanie jest integralną częścią maszyny papierniczej) lub poza nią. [IFC

2007]

Wiele produktów w przemyśle papierniczym powleka się powłokami bez rozpuszczalników lub o niskiej

zawartości rozpuszczalników o minimalnej emisji – np. w procesie powlekania przez wytłaczanie tworzywa

sztucznego (patrz punkt 6.1.1).

POWŁOKI NA BAZIE WODY WYKORZYSTUJE SIĘ GŁÓWNIE W POWLEKANIU PAPIERU

Prawie wszystkie powłoki do papieru to produkty na bazie wody zawierające niewielką ilość LZO.

Wymagana zawartość substancji stałych to 30 - 50% dla zastosowań z użyciem noży powietrznych i 50 -

70% dla innych zastosowań. [BREF PPI]

Papier powlekany wykorzystuje się głównie w przypadku papieru ilustracyjnego, papieru powlekanego

maszynowo, papieru powlekanego lekkiego (LWC, 45-80 g/m²), pudełek składanych i kartonu kredowanego.

[BREF PPI 2001]

Przy powlekaniu papieru w przemyśle meblowym wykorzystuje się głównie produkty na bazie wody o

zawartości rozpuszczalnika poniżej 5%, a także powłoki utwardzane promieniowaniem UV lub EB o

zawartości rozpuszczalnika poniżej 0,5%. [BASF-2 2008].

Producenci tapet wykorzystują częściowo podkład papierowy powlekany materiałami PVC i wstępne

smarowanie. Metody drukarskie, takie jak druk wklęsły, fleksografia oraz sitodruk i wytłaczanie, stosuje się

zazwyczaj do ostatecznej obróbki tapet.

Ogólna tendencja polega na stosowaniu produktów bez lub o niskiej zawartości LZO, dlatego wiele instalacji

nie przekracza wartości progowej zużycia z dyrektywy SE. Jeśli wartość progowa zostanie przekroczona,

emisję LZO zmniejsza się zazwyczaj z użyciem utleniania termicznego.

3.2 Powlekanie tworzyw sztucznych

Znaczna większość farb stosowanych do powlekania tworzyw sztucznych jest zużywana w przemyśle

motoryzacyjnym (~75%). W szczególności elementy zewnętrzne, takie jak zderzaki i elementy przednie,

powleka się, aby uzyskać to samo wykończenie i kolor, co reszta pojazdu. Pozostałe 25% wykorzystuje się

głównie w powłokach w przemyśle elektronicznym (np. telewizory, sprzęt audio, obudowy komputerów).

[BREF STS 2007]

W 99% przypadków samo tworzywo sztuczne ma wymagane właściwości fizyczne i dekoracyjne.

Powlekanie tworzyw sztucznych występuje głównie w zastosowaniach zewnętrznych. [pro-K 2008]

POWŁOKI UTWARDZANE PROMIENIOWANIEM UV TO CORAZ CZĘŚCIEJ STOSOWANA METODA W POWLEKANIU

PAPIERU

Głównym powodem powlekania tworzyw sztucznych jest zwiększenie wartości i dodanie efektów

specjalnych do elementu z tworzywa sztucznego, ale także uzyskanie wymaganych właściwości w dotyku

i/lub odporności na wodę. Stosuje się zazwyczaj żywice na bazie wody oraz na bazie rozpuszczalników,

utwardzane energetycznie i nakładane proszkowo. Na wybór żywicy wpływa charakter podłoża, metoda

nakładania oraz wymagania użytkowe. [Cytec 2008]

Powlekanie proszkowe podłoży wrażliwych na podwyższoną temperaturę, w tym tworzyw sztucznych,

można wykonać stosując proszki utwardzane promieniowaniem UV. W tym wypadku proszek upłynnia się

ogrzewając krótko promieniowaniem podczerwonym, a następnie poddaje działaniu promieniowania UV.

Stosowanie technologii utwardzania promieniowaniem UV jest coraz powszechniejsze dzięki lepszym

właściwościom eksploatacyjnym dostępnych żywic UV i opracowywaniu nowych spoiw UV.

Dzięki tym pracom zwiększyła się jakość powlekania podłoży z tworzyw sztucznych, takich jak polietylen

(PE), polipropylen (PP), akrylonitryl-butadien-styren (ABS) oraz poli(metakrylan metylu) (PMMA). Zalety

technologii utwardzania promieniowaniem UV to szybkie utwardzanie, brak lub bardzo niska zawartość

LZO oraz doskonałe właściwości użytkowe, takie jak odporność na zarysowanie i plamienie. [CYTEC 2008]

3.3 Powlekanie folii

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 6/20

Typowe zastosowania powlekania folii to dekoracyjne folie meblarskie, folie do pakowania żywności i folie

rolnicze. Folie meblarskie produkuje się głównie z użyciem farb utwardzanych promieniowaniem UV i

wiązką elektronów. Oprócz takich produktów utwardzanych radiacyjnie w obróbce wykańczającej folii

często stosuje się systemy na bazie wody utwardzane kwasami.

FOLIE POWLEKA SIĘ ZAZWYCZAJ, ABY NADAĆ WŁAŚCIWOŚCI DEKORACYJNE,

ZAPOBIEGAJĄCE ZAPAROWYWANIU LUB ANTYSTATYCZNE

Powłoki do folii nakłada się zazwyczaj w postaci roztworów na bazie wody lub rozpuszczalników z

dodatkami (np. monooleinian glikolu, estry sorbitanu, etoksylowane alkohole) w zależności od właściwości

fizycznych powierzchni. Ma to tę zaletę, że wymagane wykończenie uzyskuje się natychmiast i zmniejsza do

minimum zużycie materiałów. Inną możliwością modyfikacji właściwości powierzchni folii jest dodanie

specjalnych środków do receptury folii.

Powlekanie folii służy do różnych celów, takich jak:

• Zapobieganie zaparowywaniu: zapobieganie kondensacji pary wodnej na folii z tworzywa sztucznego.

• Powłoka antystatyczna: zapobieganie gromadzeniu ładunków elektrostatycznych na folii. [WEKO]

Powłoki zapobiegające zaparowywaniu:

Powłoki takie wykorzystuje się w opakowaniach do żywności i foliach rolniczych. Powłoki nanosi się

natryskowo lub przez zanurzenie.

Powłoki antystatyczne

Powłoki takie nanosi się natryskowo lub przez zanurzenie, aby zapobiec gromadzeniu się ładunku

elektrostatycznego na powierzchni polimeru, co mogłoby zakłócać proces produkcji, procesy formowania

i/lub użytkowanie produktu gotowego.

3.4 Powlekanie tkanin

W produkcji tkanin, aby uzyskać wymagane właściwości i funkcjonalność produktu gotowego, stosuje się

wiele etapów produkcji. Powlekanie tkanin było od dawna elementem procesu produkcji materiałów do

codziennego użytku. Od niedawna coraz ważniejsze stają się inne sektory – takie jak produkcja odzieży

spełniającej specjalne wymagania użytkowe (np. do celów medycznych) oraz włókien, które muszą spełniać

wymagania techniczne zastosowań w architekturze, przemyśle motoryzacyjnym lub ochronie środowiska.

[TEGEWA 2008]

POWLEKANIE ŚRODKAMI NA BAZIE WODY TO GŁÓWNE ZASTOSOWANIE PRZY

POWLEKANIU TKANIN

Zużycie rozpuszczalników organicznych do powlekania w przemyśle włókienniczym stale maleje. Okazuje

się, że w Niemczech produktów na bazie rozpuszczalników nie wykorzystuje się już prawie w ogóle. W

Europie stosuje się głównie powłoki na bazie wody z niewielką ilością rozpuszczalników działających jako

środki biobójcze.

Zawartość rozpuszczalników wynosi zazwyczaj 0,1 – 2%. [TEGEWA 2008], [BASF-3 2008]

Od wprowadzenia dyrektywy SE zapotrzebowanie na produkty na bazie wody znacznie wzrosło [BASF-3

2008]. Firmy zwracają się do dostawców o dostarczenie produktów bez LZO lub o niskiej zawartości

rozpuszczalników, aby nie przekroczyć wartości progowych według dyrektywy SE.

Drukowanie to jedna z tych czynności, w których rozpuszczalniki nadal się wykorzystuje – jako

zagęszczacze, zaś sitodruk jest najważniejszą metodą drukowania w przemyśle włókienniczym. Czynność ta

nie wchodzi w zakres niniejszych wytycznych (patrz wytyczne 3).

W Europie w roku 2008 szacowana produkcja tekstylnych materiałów podłogowych wyniosła 950 mln m².

W przypadku poniżej 2% tej sumy wykorzystano powłoki na bazie rozpuszczalników [TFI 2008]. Jedynym

procesem, w którym może występować emisja LZO, jest powlekanie spodniej warstwy wykładzin

(materiałów podłogowych) w oparciu o monomery niespolimeryzowane – zazwyczaj wykorzystuje się

wodne dyspersje lateksowe. Średnia zawartość rozpuszczalników w systemach wodnych wynosi około

0,02%. Wynika z tego całkowita emisja 53,2 t LZO z przemysłu wykładzin w Europie.

4 Opis techniczny procesów

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 7/20

4.1 Schemat procesu i związana z nim emisja LZO

Schemat przedstawiony na rysunku 1 pokazuje typowe etapy procesów w zastosowaniach powłok. Emisja

LZO związana z etapem procesu zależy od stosowanej metody nakładania i systemu powłokowego. Emisja

LZO zachodzi głównie w procesach powlekania i suszenia:

Rysunek 1: Możliwe źródła emisji LZO w procesach powlekania z użyciem farb lub lakierów na

bazie rozpuszczalników

EMISJA LZO ZACHODZI NA ETAPACH POWLEKANIA, SUSZENIA I CHŁODZENIA

4.2 Opis procesu

4.2.1 Powlekanie tworzyw sztucznych

To, jaka metoda powlekania zostanie zastosowana, zależy od podłoża oraz od przeznaczenia produktu

gotowego. W wieku wypadkach można zastosować dwie lub więcej warstw tworzonych przez różne rodzaje

powłok:

• Powłoka gruntowa

• Powłoka podkładowa

• Powłoka przezroczysta (powłoka wierzchnia)

Powłoki z tworzyw sztucznych będące farbami mokrymi nakłada się zazwyczaj pod wysokim ciśnieniem lub

za pomocą natryskiwania wspomaganego powietrzem. Nakładanie farby przy dużej objętości i niskim

ciśnieniu (HVLP) pozwala zwiększyć wydajność powlekania z 20-40% do 25-50%. Jeśli to możliwe,

nakładanie wykonuje się za pomocą automatów zapewniających stałą grubość warstwy.

Można stosować metody nakładania elektrostatycznego tworzące nadstruktury wielowarstwowe.

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 8/20

Tworzywo sztuczne jest wrażliwe na podwyższoną temperaturę, dlatego zasadniczo nie należy przekraczać

temperatury 80C w etapie suszenia. W niektórych wypadkach można zastosować strefę podgrzewania o

temperaturze do 135C ze strefą utrzymywania o temperaturze 110C.

Powlekanie elementów tworzyw sztucznych w przemyśle motoryzacyjnym wykonuje się często w

komorach. Najczęściej stosowaną metodą redukcji emisji w tym przemyśle jest utlenianie termiczne.

Zastosowanie koła adsorpcyjnego może zwiększyć wydajność utleniania termicznego.

4.2.2 Powlekanie papieru i folii

Urządzenia do powlekania dużych powierzchni płaskich, takich jak papier i folia, zazwyczaj składają się z

rozwijarki, modułu lub modułów powlekających, sekcji suszenia i nawijarki. Nakładanie powłoki

przeprowadza się za pomocą systemów powlekania z użyciem wałka, noża powietrznego, prasy zaklejającej,

łopatki, dysz lub płaskownika, zapewniających stałą grubość. Około 70% całej ilości zużytego

rozpuszczalnika jest emitowane z linii powlekających, przy czym większość pochodzi z pierwszej strefy

pieca suszarniczego. Pozostałe 30% jest emitowane w związku z transportem, składowaniem i mieszaniem

rozpuszczalników. Typowe technologie redukcji emisji w tym przemyśle to utlenianie termiczne i filtry z

węglem aktywnym. [EPA Paper coating 1981] [BREF PPI 2001]

4.2.3 Metody nakładania

Metody nakładania powłok różnią się znacznie, jednak zasadniczo można je podzielić na następujące trzy

grupy:

- Nakładanie za pomocą pędzla lub wałka

- Zanurzanie

- Natryskiwanie

Ogólnie najczęściej wykorzystuje się metody natryskiwania.

Liczba powłok i późniejszych etapów suszenia zależy od wymaganego wykończenia powierzchni.

Do powlekania folii wykorzystuje się często złożone moduły powlekające. Powłokę można nakładać na

powierzchnię wałkiem lub natryskowo w zamkniętej komorze.

Powłoka gruntowa

Powłokę gruntową nakłada się często, aby przygotować powierzchnię do późniejszego etapu powlekania.

Powłoka gruntowa może ponadto działać jak warstwa chroniąca podłoże np. przed promieniowaniem UV.

Barwne powłoki gruntowe można nakładać w połączeniu z cienkimi warstwami powłoki podkładowej.

Ponadto powłoki gruntowe nakłada się, aby uzyskać warstwę przewodzącą na podłożach nieprzewodzących i

umożliwić powlekanie elektrostatyczne. Powłoki gruntowe to często produkty na bazie rozpuszczalników.

Powłoka podkładowa

Powłoki podkładowe nadają zazwyczaj barwę i estetykę – dostępne są jako produkty na bazie

rozpuszczalników, na bazie wody i o dużej zawartości substancji stałych.

Powłoki gruntowe i podkładowe na bazie wody nie są źródłem większych problemów dla przemysłu

motoryzacyjnego, pod warunkiem, że całkowicie wyschną przed nałożeniem warstwy wierzchniej na bazie

rozpuszczalnika.

POWŁOKA GRUNTOWA I PODKŁADOWA MOŻE NIE ZAWIERAĆ ROZPUSZCZALNIKÓW,

JEDNAK POWŁOKA WIERZCHNIA CZĘSTO JEST NA BAZIE ROZPUSZCZALNIKA

Powłoka przezroczysta (powłoka wierzchnia)

Powłoki przezroczyste wykorzystuje się jako warstwy wierzchnie ochronne i/lub dekoracyjne. Powłoki

przezroczyste często nadają specjalne efekty powłoce podkładowej (np. bardziej nasycone kolory, połysk

itd.), ale niekiedy muszą także chronić przed wpływem czynników zewnętrznych (np. ścieranie).

Zazwyczaj powłoka przezroczysta jest na bazie rozpuszczalnika. Stosowanie powłok gruntowych i

podkładowych na bazie wody nie jest źródłem problemów dla przemysłu motoryzacyjnego, pod warunkiem,

że całkowicie wyschną przed nałożeniem powłoki wierzchniej na bazie rozpuszczalnika.

Warstwy specjalne:

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 9/20

Poprawa przylegania

Środki poprawiające przyleganie stosuje się w przypadku części z tworzywa sztucznego jako obróbkę

wstępną przed powlekaniem elektrostatycznym. Zawierają chlorowane poliolefiny (CPO) oraz żywice

przewodzące, które pozwalają na późniejsze powlekanie elektrostatyczne powierzchni z tworzyw

sztucznych. Środki zwiększające przyleganie to systemy na bazie rozpuszczalnika i na bazie wody. [Du Pont

2008]

Powłoka elektrolityczna

Powlekanie elektrolityczne można stosować jedynie na podłożach lub powierzchniach przewodzących.

Głównym zadaniem powłoki elektrolitycznej jest uzyskanie gładkiej powierzchni pod kolejne warstwy

powłok oraz zwiększenie odporności na korozję. Powłoki elektrolityczne nadają się do powlekania

skomplikowanych kształtów i miejsc niewidocznych.

W tabeli 3 przedstawiono przegląd wydajności poszczególnych metod nakładania. Te metody można

stosować w przypadku wszystkich rodzajów powłok (gruntowe, podkładowe, wierzchnie) [BREF STS

2007], [Twinning 2004]:

Tabela 3: Maksymalne współczynniki wydajności nakładania dla różnych systemów nakładania

powłok

Metoda nakładania Wydajność

nakładania

[%]4

Uwagi

Malowanie pędzlem 95-100 Zmniejszona jednorodność malowanej

powierzchni w porównaniu z innymi

metodami nakładania

Wytłaczanie tworzywa

sztucznego

95-100 Nakładanie stopionego arkusza tworzywa

termoplastycznego wytłaczanego z dyszy

szczelinowej w temperaturze do 315C

WYDAJNOŚĆ NAKŁADANIA ZNACZNIE SIĘ ZMIENIA W ZALEŻNOŚCI OD METODY

NAKŁADANIA 4 W oparciu o ilość farby wykorzystanej w procesie, a nie o ilość zestalonej farby na powierzchni.

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 10/20

Metoda nakładania Wydajność

nakładania

[%]4

Uwagi

Natrysk

konwencjonalny

(sprężone powietrze

pod wysokim

ciśnieniem)

30-60 Duża ilość strat materiału w zależności od

geometrii malowanego elementu. W

większości zastosowań wydajność wynosi

30-45%.

Natryskiwanie HVLP

(duża objętość i niskie

ciśnienie)

40-75 Nakładanie systemów farb o niskiej

lepkości.

Natryskiwanie na

gorąco

40-60 Nakładanie farb o wysokiej zawartości

substancji stałych, także w przypadku

natryskiwania gorącego wosku.

Nakładanie metodą

natrysku

bezpowietrznego

40-75 Skupienie natryskiwanego strumienia,

dzięki czemu zwiększa się wydajność w

porównaniu do natryskiwania

konwencjonalnego

Natrysk

bezpowietrzny

wspomagany

powietrzem

35-50 Skupienie natryskiwanego strumienia,

dzięki czemu zwiększa się wydajność w

porównaniu do natryskiwania

konwencjonalnego

Natryskiwanie

wspomagane

elektrostatycznie,

lakier wilgotny

50-70 Wymagane jest przewodnictwo elektryczne

(minimalna wilgotność 8% lub konieczna

jest przewodząca powłoka gruntowa),

stosowanie możliwe z użyciem dowolnej

metody natryskiwania wymienionej

powyżej.

Natryskiwanie

proszku wspomagane

elektrostatycznie

80-95 Wymagane jest przewodnictwo elektryczne.

Powlekanie przez

polewanie

95 Ograniczone geometrią powlekanego

elementu

Walcowanie,

zalewanie

95 Ograniczone geometrią powlekanego

elementu; zmniejszona jednorodność

malowanej powierzchni (walcowanie)

Metoda vacumat 95 Stosowana jedynie w przypadku elementów

wąskich i krawędzi, farby na bazie wody i

materiały utwardzane ultrafioletem o

wysokiej zawartości substancji stałych,

należy ponadto uwzględnić geometrię

powlekanego elementu

Zanurzanie/zalewanie 95-100 Ograniczone geometrią powlekanego

elementu

5 Stosowanie, emisja i wpływ rozpuszczalników na środowisko

5.1 Stosowane rozpuszczalniki

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 11/20

Powłoki objęte zakresem tej czynności bazują na wielu różnorodnych rozpuszczalnikach:

■ alkany (izododekan, izoparafiny, N-parafiny, nafta)

■ formaldehyd zawarty w tworzywach mocznikowo- lub melaminowo-formaldehydowych (UF/MF)

■ alkohole (metanol, etanol, alkohol izopropylowy)

■ fenole (toluen, ksylen)

■ ketony (aceton, keton metylowo-etylowy)

Najistotniejszymi rozpuszczalnikami są toluen, ksylen i keton metylowo-etylowy.

5.2 Zużycie rozpuszczalników i poziom emisji

Wytyczne obejmują szeroki zakres różnych sektorów. Nie jest więc możliwe oszacowanie zużycia

rozpuszczalników i poziomu emisji. Większość farb na bazie rozpuszczalników nakłada się natryskowo,

dlatego występuje duży potencjał emisji LZO do atmosfery.

5.3 Zasadnicze kwestie ochrony środowiska i zdrowia

Emisja LZO z procesów wraz z emisją NOx jest prekursorem tworzenia ozonu przy ziemi w obecności

promieniowania słonecznego. Należy uwzględnić istniejące wartości graniczne w miejscu pracy.

Emisja LZO do powietrza może występować w związku z:

- procesem powlekania

- procesem suszenia

Rozlanie i wycieki z miejsc składowania mogą doprowadzić do emisji do gleby i wód podziemnych.

W procesach mogą tworzyć się odpady zawierające rozpuszczalniki, które należy usunąć w taki sposób, aby

uniknąć lub zmniejszyć emisję do atmosfery, gleby i wód podziemnych.

Toluen jest jednym z najważniejszych rozpuszczalników wykorzystywanych w systemach farb w tej grupie

branż; jest klasyfikowany jako drażniący dla skóry oraz szkodliwy - działa szkodliwie przez drogi

oddechowe; stwarza poważne zagrożenie zdrowia w następstwie długotrwałego narażenia. Formaldehyd

stosuje się rzadziej, ale wymaga szczególnej uwagi, ponieważ jest klasyfikowany jako substancja CMR

kategorii 3 (R40, ograniczone dowody działania rakotwórczego).

6 Zastępowanie LZO

W niniejszej części omówiono możliwe zamienniki LZO (stosowanie systemów bez LZO lub o zmniejszonej

ilości LZO) oraz związane z nimi metody nakładania i/lub szczególne warunki wymagane do ich stosowania.

Podano ponadto zalety i wady w porównaniu z systemami wykorzystującymi rozpuszczalniki o dużej

zawartości LZO.

6.1 Systemy bez LZO

W niniejszej części omówiono zastosowanie produktów lub systemów bez LZO w celu zastąpienia aktualnie

stosowanych rozpuszczalników organicznych.

TYPOWYM ZASTOSOWANIEM POWLEKANIA METODĄ WYTŁACZANIA TWORZYWA SZTUCZNEGO JEST POWLEKANIE

PAPIERU W PRZEMYŚLE PAPIERNICZYM.

6.1.1 Powlekanie metodą wytłaczania tworzywa sztucznego

Powlekanie metodą wytłaczania tworzywa sztucznego jest rodzajem powlekania na gorąco. Polega na

wytłaczaniu arkusza tworzywa termoplastycznego z dyszy szczelinowej w temperaturze do 315C. Podłoże

oraz powłoka ze stopionego tworzywa sztucznego są łączone dzięki ciśnieniu między wałkiem gumowym i

wałkiem chłodzącym, który zestala tworzywo sztuczne. Proces ten można wykorzystać w celu poprawy

właściwości papieru przez jego powlekanie polietylenem, aby zwiększyć odporność na wodę, tłuszcz i

wilgoć. Zwiększa ochronę przed światłem, dzięki czemu staje się użyteczny w produkcji opakowań. Wiele

produktów, takich jak opakowania kartonowe do mleka powlekane polietylenem, powleka się z użyciem

powłok wytłaczanych bez rozpuszczalników. Inne zastosowania to torebki do produktów farmaceutycznych,

nakładki ochronne i pokrywki do nalewania.

6.2 Systemy o zmniejszonej ilości LZO

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 12/20

Jeśli całkowite zastąpienie rozpuszczalników organicznych nie jest możliwe, wtedy przejście na systemy o

zmniejszonej zawartości LZO, na przykład opisane w niniejszym punkcie, może zmniejszyć emisję.

6.2.1 Systemy o niskiej emisji LZO

Emisję LZO z procesów powlekania można zmniejszyć obniżając zawartość LZO w farbach, zwiększając

wydajność procesu powlekania (patrz także punkt 4.2) lub przez połączenie tych sposobów. Systemy o

niskiej emisji LZO to:

• Farby na bazie wody: < 20% LZO

• Farby o wysokiej zawartości substancji stałych: 25 - 40 % LZO

• Farby utwardzane promieniowaniem: < 5% LZO

Farby na bazie wody

Problemy występujące przy zastępowaniu powłok na bazie rozpuszczalników powłokami na bazie wody

często dotyczą zwiększenia wymaganego czasu schnięcia, co może zwiększyć koszty i prowadzić do

zwiększonego osiadania kurzu z otoczenia na wilgotnym materiale. Niewystarczające wyschnięcie może

prowadzić do tworzenia nierówności, zatrzymywania wody oraz uzyskiwania struktury powierzchni niskiej

jakości.

Tych wad można uniknąć wykorzystując osuszone powietrze przy suszeniu lakierów na bazie wody. W tym

wypadku w procesie suszenia wykorzystuje się suche powietrze zamiast ciepła. Powietrze o temperaturze

około 60C jest przesyłane do wymiennika ciepła, a w miarę jego schładzania para wodna ulega kondensacji.

Schłodzone powietrze jest ponownie ogrzewane w wymienniku ciepła, a następnie przechodzi do komory

suszącej. Taki cykl zamknięty zmniejsza do minimum zużycie energii. Typowe zalety w porównaniu z

ogrzewaniem w wysokiej temperaturze to:

• Niskie zużycie energii

• Zmniejszone tworzenie pęknięć

• Bardzo niewielka ilość gazów wylotowych dzięki cyklowi zamkniętemu

• Krótszy czas schnięcia (~25-30 %)

• Brak konieczności zapewnienia miejsca chłodzenia podłoża

• Możliwa modernizacja dotychczasowych urządzeń

• Stosunkowo niskie koszty inwestycyjne

• Małe wymagania dotyczące powierzchni

Zazwyczaj przy zastępowaniu systemów na bazie rozpuszczalników systemami na bazie wody nie są

konieczne większe zmiany produkcji.

SYSTEMY NA BAZIE WODY MOŻNA NAKŁADAĆ PRZY UŻYCIU TYCH SAMYCH

URZĄDZEŃ, CO PRODUKTY NA BAZIE ROZPUSZCZALNIKÓW.

W przemyśle motoryzacyjnym powłoki gruntowe na bazie wody oraz powłoki podkładowe stosuje się np.

przy powlekaniu zderzaków. Warstwa wierzchnia nadal musi być na bazie rozpuszczalników, aby spełniać

wymagane kryteria jakościowe. Przy stosowaniu powłok gruntowych i podkładowych na bazie wody po

każdym procesie powlekania należy wprowadzić etap suszenia.

Wiele elementów urządzeń do malowania i suszenia stosowanych w przypadku farb na bazie

rozpuszczalnika wykonuje się ze stali węglowej. Woda w farbach na bazie wody (oraz aminy, które często

wchodzą w skład takich farb) spowodowałaby zwiększoną korozję takich elementów. Dlatego w przypadku

urządzeń do powlekania i utwardzania wymagane są materiały odporne na korozję.

Powłoki reaktywne

Powłoki reaktywne to produkty utwardzane w reakcji chemicznej (zazwyczaj polimeryzacji). Przy

wytwarzaniu nowych związków reagujący LZO staje się częścią powłoki i pozostaje w podłożu jako

pozostałość LZO. Z pozostałości monomerów może wynikać emisja LZO, jednak jest ona minimalna.

Powłoki reaktywne nanosi się natryskowo. Można je wykorzystywać między innymi do okładzin drzwi i

wykładzin podłogowych oraz dekoracyjnych folii do mebli.

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 13/20

Farby utwardzane promieniowaniem (powłoki prepolimerowe)

Powłoki UV lub EB (wiązka elektronów) zawierają rozpuszczalniki reaktywne, które w sposób chemiczny są

wbudowywane w warstwę farby w procesie utwardzania. Farby niezawierające żadnych LZO są rzadko

stosowane do powlekania. 0,5-5% farby utwardzanej ultrafioletem stanowi rozpuszczalnik, 1-5% to

fotoinicjator, zaś reszta to monomery i dodatki.

POWŁOKI UTWARDZANE ULTRAFIOLETEM NADAL ZAWIERAJĄ 0,5 – 5% ROZPUSZCZALNIKÓW.

Powłoki utwardzane promieniowaniem nie zawierają lub zawierają bardzo mało rozpuszczalników.

Ponieważ nie ma konieczności stosowania pieców do suszenia, zużycie energii jest znacznie niższe w

porównaniu do produktów na bazie rozpuszczalników lub na bazie wody. Utwardzanie ma miejsce jedynie,

jeśli powłoka zostanie poddana działaniu odpowiedniego rodzaju promieniowania UV lub EB. W związku z

tym łatwiej jest czyścić urządzenia, ponieważ powłoka nie jest utwardzana w okresie przestoju.

Przejście na utwardzanie promieniowaniem wymaga inwestycji w nowe urządzenia do nakładania, ponieważ

powłoki mają inne właściwości niż powłoki na bazie rozpuszczalników. Należy ponadto zmienić urządzenia

suszące. Co więcej, powłoki są droższe od systemów na bazie rozpuszczalników.

Zasadniczą wadą powłok utwardzanych promieniowaniem jest to, że mogą powodować podrażnienia i/lub

reakcje alergiczne w kontakcie ze skórą; nasilenie podrażnienia może jeszcze wzrosnąć w przypadku

jednoczesnego kontaktu skóry ze środkami czyszczącymi.

W przemyśle motoryzacyjnym (np. elementy zewnętrzne) utwardzania EB lub UV nie można jeszcze

stosować z uwagi na niewystarczającą jakość. Badania jednak trwają. W przemyśle kosmetycznym

wprowadzono właśnie pierwsze produkty wolne od LZO.

Utwardzanie promieniowaniem szczególnie dobrze nadaje się do natryskiwania materiałów płaskich oraz do

wytwarzania cienkich powłok.

Powłoki o dużej zawartości substancji stałych

Produkty o dużej zawartości substancji stałych pozwalają zmniejszyć ilość rozpuszczalników przez

zwiększenie zawartości substancji stałych. Zawartość substancji stałych wynosi zazwyczaj 60 – 80%.

Produkty o dużej zawartości substancji stałych dostępne są do wielu różnych zastosowań, np. w przypadku

elementów w przemyśle motoryzacyjnym.

Powlekanie elektrostatyczne

Powlekanie elektrostatyczne wykorzystuje przewodnictwo elektryczne farby i malowanego elementu, aby

zwiększyć wydajność malowania. Według IFF [IFF Projekt Nr: BW D 20007] opór elektryczny powinien

wynosić poniżej 109

Q na każdej malowanej powierzchni, zaś przewodność farby powinna być większa niż

1 µS. Ponadto konieczna jest wilgotna warstwa farby między uziemieniem a punktem nakładania farby.

Farby na bazie wody spełniają te warunki, zaś farby na bazie rozpuszczalników można zmodyfikować (np.

stosując organiczne związki amonowe), aby je spełnić.

POWLEKANIE ELEKTROSTATYCZNE JEST TAKŻE MOŻLIWE W PRZYPADKU PODŁOŻY

NIEPRZEWODZĄCYCH PRZEZ ZWIĘKSZENIE WILGOTNOŚCI LUB NAKŁADANIE

PRZEWODZĄCEJ POWŁOKI GRUNTOWEJ.

W przypadku podłoży nieprzewodzących istnieją dwie możliwości uzyskania wymaganego stopnia

przewodności:

■ Zwiększenie wilgotności do ponad 8% (w wielu zastosowaniach jednak jest to wartość niedopuszczalnie

wysoka)

■ Stosowanie przewodzącej powłoki gruntowej nakładanej za pomocą konwencjonalnego natryskiwania

Inne metody są opracowywane, nie zostały jednak jeszcze zastosowane na skalę przemysłową.

Powlekanie elektrostatyczne można stosować przy użyciu wszystkich dostępnych metod natryskiwania (np.

ze sprężonym powietrzem, bezpowietrznego), w tym wysokoobrotowych stożków.

Oprócz ograniczeń technicznych, o których mowa powyżej, są jeszcze kwestie bezpieczeństwa, które należy

uwzględnić w przypadku każdego rodzaju urządzenia (np. niebezpieczeństwo porażenia prądem operatora).

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 14/20

Powłoki elektrostatyczne można nakładać za pomocą urządzeń natryskowych zasilanych powietrzem lub

bezpowietrznych. Wydajność nakładania można zwiększyć z 20 – 30% uzyskiwanych przy użyciu powłok

konwencjonalnych do 50 do 60%. Metodę tę często wykorzystuje się w przypadku złożonych geometrycznie

kształtów mających powierzchnie, do których nie można dotrzeć innymi metodami.

7 Inne działania w celu zapobiegania i metody redukcji emisji LZO

Środki zapobiegawcze, usprawnienia procesów i metody redukcji można zastosować w celu zmniejszenia

emisji LZO, jeśli zastąpienie LZO zgodnie z punktem 6 nie jest możliwe. Następujące działania podejmuje

się zazwyczaj w przypadku procesów innego powlekania:

7.1 Metody redukcji emisji i środki stosowane na końcu rury

Wskutek różnorodności procesów oraz różnych rodzajów i ilości powstających emisji LZO metody redukcji

emisji pozostają istotnymi środkami zmniejszania emisji LZO w procesach powlekania. Wybór

odpowiednich metod redukcji emisji zależy w znacznej mierze od parametrów procesu, takich jak natężenie

przepływu oraz stężenie i zmienność stężenia LZO.

W wielu wypadkach najlepszym rozwiązaniem jest połączenie różnych metod redukcji emisji, chociaż jest to

kosztowne. Najlepszymi sposobami wychwycenia i odzyskania LZO są kondensacja, absorpcja i adsorpcja, z

kolei metody utleniania pozwalają na rozkład LZO.

7.1.1 Skraplacz chłodzony

Skraplacz chłodzony działa najlepiej w przypadku strumieni emisji o dużym stężeniu emisji LZO. Strumień

emisji jest chłodzony do temperatury poniżej punktu rosy rozpuszczalnika. Rozpuszczalnik skrapla się i

można go odzyskać i ponownie użyć. Strumień powietrza opuszczający skraplacz nadal zawiera nieco

rozpuszczalnika, ale można go poddawać recyklingowi w systemie zamkniętym. Ogólna emisja

rozpuszczalników znacznie się zmniejsza. Należy zachować ostrożność, jeśli układ pracuje z użyciem

powietrza otoczenia, ponieważ wtedy stężenie LZO nie powinno przekraczać około 5% dolnej granicy

wybuchowości (LEL). Jeśli stosuje się gazy obojętne (np. N2), wtedy dopuszczalne stężenie może dochodzić

do 50% LEL. Większa zawartość zmniejsza czas schnięcia i długość suszarni. Wadą stosowania gazów

obojętnych jest to, że po przestoju lub postoju urządzenia cały układ należy przedmuchać w celu usunięcia

tlenu.

7.1.2 Koło adsorpcyjne

KOŁA ADSORPCYJNE WYKORZYSTUJE SIĘ DO ZWIĘKSZANIA STĘŻENIA LZO W

POWIETRZU, DZIĘKI CZEMU UTLENIANIE TERMICZNE JEST BARDZIEJ OPŁACALNE.

W szczególności w przypadku powlekania tworzywa sztucznego w komorze powstają duże ilości powietrza

wylotowego o stosunkowo niskiej zawartości LZO. Aby zwiększyć stężenie LZO, można zastosować koło

adsorpcyjne.

Duże ilości powietrza o niskiej zawartości LZO przepuszcza się przez główną sekcję obracającego się koła

adsorpcyjnego wypełnionego węglem aktywnym. LZO są wychwytywane na powierzchni węgla. W innej

części stosuje się niewielką ilość gorącego powietrza do usunięcia LZO z powierzchni węgla aktywnego.

Powietrze z LZO jest następnie poddawane utlenianiu termicznemu. Dzięki większemu stężeniu zużycie

gazu ziemnego zmniejsza się i utlenianie termiczne jest opłacalne ekonomicznie.

7.1.3 Utlenianie termiczne (z regeneracją / rekuperacją)

Utlenianie termiczne jest często stosowaną metodą redukcji emisji LZO w tej branży.

Stosowane są trzy rodzaje urządzeń do utleniania termicznego: regeneracyjne, rekuperacyjne i katalityczne.

We wszystkich następuje rozkład LZO w strumieniu gazów wylotowych przez spalanie (czyli utlenianie),

różnią się jednak sposobem odzysku ciepła i wydajnością.

Regeneracyjne utlenianie termiczne wymaga co najmniej dwóch (często trzech) wymienników ciepła

stanowiących złoża wypełnione materiałem umożliwiającym ruch powietrza, a jednocześnie pochłaniających

i magazynujących ciepło. W miarę jak gaz wylotowy z palnika ogrzewa jedno złoże, z innego

zmagazynowane ciepło jest uwalniane i przekazywane dostarczanemu gazowi zawierającemu LZO. W

przypadku rekuperacyjnego utleniania termicznego ciepło jest przekazywane bezpośrednio przez wymiennik

ciepła od wychodzącego do dostarczanego strumienia powietrza.

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 15/20

Utlenianie regeneracyjne jest zazwyczaj wydajniejsze od rekuperacyjnego utleniania termicznego, ponieważ

wydajniej wykorzystuje się odzyskaną energię do wstępnego ogrzania dostarczanego powietrza

technologicznego do temperatury utleniania (~ 800 °C); dzięki temu koszty eksploatacyjne są znacznie

niższe niż układów utleniania rekuperacyjnego. Układy regeneracyjnego utleniania termicznego (RTO) są

szczególnie wydajne w przypadku strumieni procesowych o stosunkowo niskiej zawartości rozpuszczalnika,

jednak ich koszty eksploatacyjne zależą w znacznym stopniu od wydajności wymiennika ciepła.

Układy regeneracyjnego utleniania termicznego są powszechnie stosowane, ponieważ są stosunkowo mało

wrażliwe na skład i stężenie rozpuszczalników w powietrzu technologicznym.

Układy rekuperacyjne wykorzystuje się głównie przy niskim natężeniu przepływu – przy wyższym układy

takie stają się nieopłacalne. Wykorzystuje się je często w połączeniu z układami utleniania katalitycznego.

Układy katalityczne zawierają jedno złoże. Katalizator jest osadzony na płytkach ceramicznych. Powietrze

wylotowe jest przedmuchiwane lub zasysane przez wstępnie ogrzane złoże, zaś temperatura jest

utrzymywana dzięki utlenianiu LZO, pod warunkiem, że układ pracuje powyżej granicy działania

autotermicznego (około 2 g/m³). Układy takie funkcjonują w niskiej temperaturze (350 – 500 °C), dlatego

znacznie obniża się emisja NOx. Należy unikać obecności pyłu i trucizn katalizatora (np. związki siarki),

jednak nie występują one zazwyczaj w procesach powlekania.

PUNKT AUTOTERMICZNY W PRZYPADKU REGENERACYJNEGO UTLENIANIA

TERMICZNEGO WYNOSI POWYŻEJ 2-3 G LZO/NM³.

Do ogrzewania urządzeń do utleniania termicznego do temperatury eksploatacyjnej 800 - 850°C (400°C dla

utleniania katalitycznego) wymagany jest gaz ziemny, zaś proces przebiega automatycznie jedynie wtedy,

gdy stężenie LZO w gazie wylotowym jest wyższe niż 2-3 g LZO/Nm³ (układy regeneracyjne). Wytworzone

ciepło można odzyskać lub wykorzystać do innych celów.

Układy regeneracyjne i katalityczne są powszechnie stosowane w przypadku procesów powlekania na bazie

rozpuszczalników, ponieważ zawartość LZO jest wysoka i zasadniczo stała (zależy głównie od modułu

suszącego urządzenia do laminacji).

Koszty eksploatacyjne zależą w dużym stopniu od średniego stężenia LZO w gazie wylotowym oraz okresu

eksploatacji instalacji, a także od rodzaju i ceny paliwa potrzebnego do funkcjonowania – trudno jest więc

określić typowe koszty.

Zazwyczaj strumień powietrza wylotowego jest mieszaniną powietrza usuwanego z modułu suszącego

urządzenia do powlekania oraz z wentylacji pomieszczenia, zaś stężenie LZO znacznie przewyższa granicę

działania autotermicznego. Do odzyskiwania energii cieplnej i ogrzewania modułów suszących często

wykorzystuje się układy wymiany ciepła z użyciem oleju cieplnego [Mondi 2008].

7.2 Usprawnienia procesu

Niezorganizowana emisja LZO może powstawać w wyniku magazynowania i pracy z rozpuszczalnikami.

Najczęściej wykorzystywanymi metodami zmniejszania emisji są usprawnienia procesu, aby gromadzić pary

ulatniające się z systemów nakładania, miejsc suszenia, miejsc magazynowania i manipulowania itd. w

okapach miejscowej wentylacji wyciągowej do późniejszego oczyszczania lub redukcji emisji.

Dostępnych jest wiele różnorodnych najlepszych praktyk i usprawnień procesów. Poniżej podano kilka

przykładów:

USPRAWNIENIA PROCESU MOGĄ UŁATWIAĆ ZMNIEJSZENIE EMISJI LZO Z PROCESÓW

NAKŁADANIA

■ Wzrost wydajności dzięki optymalizacji metod nakładania

■ Gromadzenie LZO z różnych rozproszonych źródeł za pomocą okapów miejscowej wentylacji

wyciągowej do późniejszej redukcji emisji punktowej i niezorganizowanej

■ Odpowietrzanie wsteczne do zbiorników zasilających podczas napełniania dużych zbiorników

magazynowych

■ Udoskonalone systemy gromadzenia powietrza wyciągowego

■ Stosowanie zamkniętych lub zadaszonych systemów nakładania

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 16/20

■ Stosowanie zamkniętych pojemników do transportu i tymczasowego przechowywania rozpuszczalników

8 Podsumowanie metod redukcji emisji LZO

W poniższej tabeli podsumowano różne metody pozwalające na zastąpienie lub zmniejszenie emisji LZO

opisane w punktach 6 i 7.

Tabela 4: metody zastępowania LZO i redukcji emisji LZO w przypadku czynności powlekania

Cele Opis Stosowanie

Systemy bez LZO Powlekanie metodą

wytłaczania tworzywa

sztucznego

Stosowane zazwyczaj

przy powlekaniu papieru

w przemyśle

spożywczym

Systemy o

zmniejszonej ilości

LZO

Farby na bazie wody Farby na bazie wody

nadal zawierają do 20%

LZO; są stosowane

głównie jako powłoki

gruntowe i podkładowe

Powłoki reaktywne

Farby utwardzane

promieniowaniem

Obecnie stosowane na

skalę przemysłową

jedynie w przemyśle

kosmetycznym.

Farby o dużej zawartości

substancji stałych

Produkty o dużej

zawartości substancji

stałych dostępne są do

wielu różnych

zastosowań

Usprawnienia

procesu

Powietrze osuszone do

urządzeń suszących do

farb na bazie wody

Stosowane do

wszystkich systemów na

bazie wody

Stosowanie metod

nakładania o

zwiększonej wydajności

(np. powlekanie

elektrostatyczne)

Możliwość stosowania

zależy od oporu

elektrycznego i

przewodności

powierzchni

Zastosowanie koła

adsorpcyjnego w celu

zwiększenia wydajności

utleniania termicznego

Stosowane w

szczególności w

przypadku dużych ilości

powietrza wylotowego o

stosunkowo niskiej

zawartości LZO

Metody redukcji

emisji

Skraplacz chłodzony Stosowane w

szczególności w

przypadku strumieni

emisji o wysokim

stężeniu emisji LZO

Rekuperacyjne

utlenianie termiczne

Odpowiednie w

szerokim zakresie, ale

mniej wydajne od

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 17/20

regeneracyjnego

Regeneracyjne utlenianie

termiczne

Ograniczone do

większych instalacji

wskutek kosztów

kapitałowych

9 Przykłady dobrej praktyki

9.1 Przykład 1: zastąpienie systemu na bazie rozpuszczalnika systemami na bazie wody

Firma dysponuje trzema liniami produkcyjnymi do lakierowania części z tworzywa sztucznego, takich jak

plastikowe zderzaki wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym. Najnowsza linia produkcyjna ma

pracować w oparciu o farby na bazie wody.

Druga linia produkcyjna (działająca od 18 lat) została zmodyfikowana do użycia farb na bazie wody zamiast

farb na bazie rozpuszczalników. Wymagało to całkowitej zmiany urządzeń lakierniczych wskutek innych

właściwości farb na bazie wody (np. inna lepkość). Koszty przebudowy linii produkcyjnej o wydajności

około 2 tys. elementów dziennie wyniosły 3-4 miliony euro. Zawartość rozpuszczalników w farbach na bazie

wody wynosi około 12 – 18%. Dzięki modyfikacji ilość stosowanego rozpuszczalnika spadła o około 75%.

Trzecia linia produkcyjna jest linią konwencjonalną, na której wykorzystuje się farby na bazie

rozpuszczalników.

Jakkolwiek farby na bazie wody mają wadę polegającą na tym, że parametry procesu należy kontrolować

dokładniej, zaś zużycie energii jest wyższe, firma planuje całkowite zastąpienie i przystosowanie trzeciej

linii produkcyjnej do stosowania farb na bazie wody.

Całkowite przejście na farby na bazie wody wynika z wymagań konsumentów. Zgłaszali oni

zapotrzebowanie na konkretne kolory, które często dostępne są jedynie jako farby na bazie wody.

Chociaż praktyka pozwala na instalację nowej linii produkcyjnej pracującej w oparciu o farby na bazie

wody, a także przebudowę linii istniejącej, nie wiadomo na razie, która możliwość zostanie wybrana w

przypadku trzeciej linii. Wynika to głównie z tego, że w przypadku farb na bazie wody po nałożeniu powłoki

podkładowej konieczny jest etap schnięcia. Konieczność wstawienia komory suszarniczej w środku linii

technologicznej oraz wymagane miejsce stanowią problem przy przebudowie istniejącej linii.

[Peguform 2008]

9.2 Przykład 2: suszenie powłok na bazie wody za pomocą osuszonego powietrza

To studium przypadku pokazuje zastosowanie modułu suszącego wykorzystującego osuszone powietrze do

suszenia powłok na bazie wody, tak że nie tworzą się pęknięcia.

Zastosowanie takiego systemu w firmie zajmującej się powlekaniem skróciło czas schnięcia powlekanych

elementów z 30 do 15 minut w temperaturze 60C. Powierzchnię suszenia udało się zmniejszyć o około

50%. [JOT 2001]

Przykłady typowych cen urządzeń do suszenia powłok lakierniczych na bazie wody za pomocą osuszonego

powietrza przedstawiono w tabeli 5:

Tabela 5: ceny i moc nominalna w przypadku suszenia powłok na bazie wody za pomocą osuszonego

powietrza

Usuwanie wody [kg/h] Cena [euro] Moc nominalna [kW]

4 ~ 25 000 ~ 4,3

10 ~ 40 000 ~ 11

20 ~ 60 000 ~ 24

[Harter 2008]

9.3 Przykład 3: powlekanie metodą wytłaczania tworzywa sztucznego

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 18/20

W tym przypadku przedstawiono przebudowę istniejącego urządzenia do powlekania z powłok na bazie

rozpuszczalników na powlekanie metodą wytłaczania tworzywa sztucznego.

Typowe podłoża dla takiego urządzenia do powlekania metodą wytłaczania tworzywa sztucznego to:

• włókna do produkcji tkanin, brezentu, markiz i dużych toreb

• papier do pakowania żywności i przekąsek

• elementy elastyczne, takie jak taśmy przenośników, pasy napędowe, panele do drzwi pojazdów oraz

odzież ochronna

Parametry urządzenia przedstawiono w tabeli 6.

Tabela 7: parametry urządzenia do powlekania metodą wytłaczania tworzywa sztucznego

Grubość powłoki 30-50 g/m²

Szybkość linii < 150 m/min

Szerokość produktu gotowego Maks. 1600 mm

Wydajność wytłaczania 230 kg/h

Moc (moc zainstalowana) 700 kVA

Zalety zautomatyzowanego wytłaczania tworzywa sztucznego w porównaniu do powlekania na bazie

rozpuszczalników za pomocą noży to możliwość nałożenia grubszej powłoki, powlekanie wielowarstwowe

na jednym stanowisku oraz prawie całkowita bezodpadowość (oprócz niewielkiej ilości ścinków).

Wady to wymóg dużej wielkości serii, która równoważy powolny rozruch oraz niską jakość produktu na

początku nowej serii. Kolejną wadą jest dodatkowa przestrzeń obok urządzenia na wytłaczarkę. Do

powlekania folii o szerokości 2 m konieczna jest całkowita szerokość około 13 metrów. Koszt przebudowy

istniejącej instalacji to około 2 mln euro.

[Reifenhäuser 2008]

10 Nowe metody i zamienniki na etapie prac rozwojowych

Opracowywanych jest obecnie szereg metod lub metody przenosi się do różnych branż jako udoskonalone

systemy na bazie wody, farby o bardzo dużej zawartości substancji stałych i powlekanie proszkowe. Takie

prace badawczo-rozwojowe, prowadzone w szczególności przez dużych producentów farb, często wymagają

opracowania suszenia innego niż termiczne lub utwardzania promieniowaniem UV lub innym.

10.1 Powlekanie tworzyw sztucznych - stosowanie powłok proszkowych

Powlekanie proszkowe jest procesem praktycznie bez LZO. Powłoki nakłada się za pomocą natryskiwania

elektrostatycznego, złoża fluidalnego, elektrostatycznego złoża fluidalnego lub natryskiwania

płomieniowego.

Metody nakładania za pomocą natryskiwania elektrostatycznego lub elektrostatycznego złoża fluidalnego

można stosować, jeśli podłoże jest przewodzące elektrycznie lub jeśli nada się przewodnictwo powierzchni

w etapie obróbki wstępnej.

Metody nakładania za pomocą natryskiwania elektrostatycznego, złoża fluidalnego i elektrostatycznego

nadają się jedynie do elementów powlekanych odpornych na temperaturę do 200C.

Metodę natryskiwania płomieniowego można wykorzystywać do powlekania proszkowego podłoży

nieprzewodzących, takich jak tworzywa sztuczne, drewno lub guma. Metodę tę można ponadto stosować w

przypadku dużych elementów nienadających się do transportu.

Przejście na powłoki proszkowe często wymaga inwestycji w nowe urządzenia do nakładania. Powlekanie

proszkowe wykorzystuje się głównie do metali, ale także do innych materiałów poddanych obróbce

wstępnej, w tym tworzyw sztucznych. [BASF-1 2008]

Mimo dużego w ostatnim okresie postępu technicznego stosowanie powłok proszkowych nadal jest

ograniczone. Typowe trudności i ograniczenia to:

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 19/20

• Trudne nakładanie bardzo cienkich powłok bez pozostawiania porów

• Trudność w uzyskiwaniu jednolitej grubości

• Przechowywanie i praca z proszkami wymaga szczególnej kontroli warunków otoczenia

• Trudność w powlekaniu ostrych krawędzi

• Duże koszty przejścia z powlekania materiałami ciekłymi

[PPC 2008]

Koszty kapitałowe typowej instalacji do powlekania proszkowego są około 25% niższe od porównywalnej

instalacji na bazie rozpuszczalników, ale nadal około 10% wyższe od instalacji na bazie wody lub produktów

o wysokiej zawartości ciał stałych.

Powłoki proszkowe (materiał) kosztują około 20% mniej niż powłoki na bazie rozpuszczalników lub na

bazie wody.

Koszty systemów proszkowych w przeliczeniu na powlekaną powierzchnię są około 30% niższe od

systemów na bazie rozpuszczalników.

Powlekanie proszkowe uznaje się za interesującą alternatywę o zerowej zawartości LZO, konieczne są

jednak dalsze badania, aby osiągnąć wymagane standardy jakości i umożliwić stosowanie w pełnym zakresie

produktów.

11 Źródła informacji [BASF-1 2008]

Dr Brücke, dział sprzedaży powłok proszkowych, BASF Coatings AG, rozmowa telefoniczna, wrzesień 2008

[BASF-2 2008]

Dr Schütz, dział techniczny sprzedaży powłok do papieru w meblarstwie, BASF Coatings AG, rozmowa telefoniczna, wrzesień

20008

[BASF-3 2008]

Dr Rolf Wittlinger, dział bezpieczeństwa produktów, chemikalia wysokiej jakości do tkanin, BASF AG, informacja ustna, wrzesień

2008

[BREF PPI 2001]

Dokument Referencyjny BAT dla najlepszych dostępnych technik w przemyśle celulozowo-papierniczym, grudzień 2001,

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/pages/FActivities.htm

[BREF STS 2007]

Najlepsze dostępne techniki dla procesów obróbki powierzchniowej z użyciem rozpuszczalników organicznych, sierpień 2007

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/pages/FActivities.htm

[Cytec 2008]

Cytec, Resins and Additives for the coating of Plastic; UV coatings for plastics; Product Guide - Powder Coating Resins, 2008

http://www.cytec.com/products/overview.htm

[Du Pont 2008]

Paint & Coating for Plastic Exterior

http://www2.dupont.com/Automotive/en_US/products_services/paintCoatings/plasticExterior.html

[EPA 2007]

EPA, Control Techniques Guideline for paper, film, and foil coatings, US Environmental Protection Agency, EPA 453/R-07-003,

wrzesień 2007

[Euratex 2008]

Pan Adil El Massi, Euratex - Europejska Organizacja Producentów Odzieży i Tekstyliów, informacja ustna, lipiec 2008

[Harter 2008]

Decker , specjalista do spraw urządzeń na osuszone powietrze, Harter, rozmowa telefoniczna, wrzesień 2008

[IFC 2007]

Wytyczne 8 – część 2 Inne powlekanie

Marzec 2009 20/20

Environmental, Health, and Safety Guideline, Pulp and paper mills, grudzień 2007

http://www.ifc.org/ifcext/sustainability.nsf/AttachmentsByTitle/gui_EHSGuidelines2007_PulpandPaper/$FILE/Final+-

+Pulp+and+Paper+Mills.pdf

[IFF Projekt Nr: BWD 20007]

Uniwersytet w Stuttgarcie, raport naukowy FZKA-BWPLUS, Einsatz lacksparender, elektrostatischer, hochrotationsglocken beim

lackieren von Holz und Holzwerkstoffen –praxisgerechte Maßnahmen [Stosowanie oszczędzających lakier, elektrostatycznych,

wysokoobrotowych stożkow do lakierowania drewna i produktów z drewna – środki praktyczne], maj 2003

[IVGT 2008]

Dr Werner Zirnzak, Industrieverband Garn, Gewebe, Technische Textilien e.V., informacja ustna, sierpień 2008

[JOT 2001]

JOT, „Entfeuchtete Luft für Wasserlack Trocknung“ [Osuszone powietrze w suszeniu farb na bazie wody], wydanie nr 2001-01

[Mondi 2008].

F. Scheidl, Mondi Flexible Packaging Korneuburg, rozmowa, 28 września 2008

[Peguform 2008]

Peguform GmbH, Germany, informacja ustna, październik 2008

http://www.peguform.de/

[PPC 2008]

Powder coating center, http://www.specialchem4coatings.com/tc/powder-coatings/index.aspx?id

[pro-K 2008]

Ralph Olsen, dyrektor generalny, pro-K Industrieverband Halbzeuge und Konsumprodukte aus Kunststoff e.V., rozmowa

telefoniczna, wrzesień 2008

[Reifenhäuser 2008]

Pan Vogt, technik, Reifenhäuser Extrusion, wrzesień 2008.

[SE Directive 1999]

Dyrektywa Rady 1999/13/WE z dnia 11 marca 1999 r. w sprawie ograniczenia emisji lotnych związków organicznych

spowodowanej użyciem organicznych rozpuszczalników podczas niektórych czynności i w niektórych urządzeniach

[TEGEWA 2008] Dr Volker Schörder, kierownik działu produktów pomocniczych do włókiennictwwa, TEGEWA (związek

producentów produktów pomocniczych do przemysłu włókienniczego, papierniczego i skórzanego, materiałów garbarskich i

detergentów), informacja ustna, wrzesień 2008

[TFI 2008]

Julia C. Goerke, inżynier projektu, TFI – Deutsches Forschungsinstitut für Bodensysteme e.V. (Textiles & Flooring Institute GmbH),

Aachen, Niemcy, informacja ustna, sierpień 2008

[UK Guidance Note 6/8]

Secretary of State's Guidance for Textile and Fabric Coating, UK, Guidance Note [Wytyczne Sekretarza Stanu dotyczące powlekania

tkanin i włókien] 6/8, wydanie 1.0, marzec 2004

[UK Guidance Note 6/14]

Secretary of State's Guidance for Film Coating, UK, Guidance Note [Wytyczne Sekretarza Stanu dotyczące powlekania folii] 6/14,

wydanie 1.0, marzec 2004

[UK Guidance Note 6/18]

Secretary of State's Guidance for Paper Coating, UK, Guidance Note [Wytyczne Sekretarza Stanu dotyczące powlekania papieru]

6/18, wydanie 1.0, marzec 2004

[UK Guidance Note 6/23]

Secretary of State's Guidance for Coating of Metal and Plastic Processes, UK, Guidance Note [Wytyczne Sekretarza Stanu dotyczące

procesów powlekania metali i tworzyw sztucznych] 6/23, wydanie 1.0, marzec 2004

[WEKO]

http://www.weko.net/unternehmen.htm