Vurdering af UV-hærdende trykfarver og -lakker i et samlet miljøperspektiv

Indholdsfortegnelse

Forord

Sammenfattende artikel

English summary

1 Indledning
1.1 Projektets formål, baggrund og metode
1.2 Den grafiske branche

2 Kortlægning af UV-teknologien inden for grafisk produktion
2.1 UV-hærdning af trykfarver og -lakker
2.1.1 UV-farver og lakker
2.1.2 UV-lamper
2.1.3 Trykmaterialer

3 Miljøforhold ved brug af UV-hærdende farver og lakker
3.1 VOC emission
3.2 Energiforhold
3.3 De-inking af tryksager
3.4 Migration af restmonomerer
3.5 Lugt

4 Arbejdsmiljøforhold ved brug af UV-hærdende farver og lakker
4.1 Reduktion af arbejdsmiljøbelastningen fra opløsningsmiddeldampe
4.2 Risiko for hudskader
4.3 Ozondannelse
4.4 UV-strålingsskader
4.5 Farvestøvning
4.6 Praktiske forholdsregler
4.7 Handsker

5 Nuværende anvendelse af UV-hærdende farver og lakker
5.1 Selvklæbende etiketter
5.2 Serigrafi
5.3 Lakering
5.4 Plastspande og -bægre
5.5 Blikdåser og -låg
5.6 Arkoffset
5.7 Rotationsoffset

6 Perspektiver for udbredelsen af UV-hærdende farver og lakker i grafisk produktion
6.1 Generelt
6.2 Kendte områder
6.3 Nye anvendelsesområder
6.3.1 Flexible emballager og plastposer
6.3.2 Lakering - både indvendig og udvendig - af blikemballage
6.3.3 UV-hærdende lamineringsklæbere ved produktion af flexible emballager
6.3.4 Trykning af flexibel emballage i offsetrotation

7 Afprøvning af UV-teknologi
7.1 Danske prøvekørsler i bredbane flexografi
7.2 Trykforsøg i Leipzig

8 En økonomisk model for UV-teknologi sammenlignet med traditionel teknologi
8.1 Indledning
8.2 Beregningsmodeller
8.3 Investeringer
8.4 Energiomkostninger
8.5 Materialeomkostninger
8.6 Personaleomkostninger
8.7 Produktivitet
8.8 Specielle omkostninger
8.9 Sammenligning af scenarium 1A og 1B
8.10 Sammenligning af scenarium 2A og 2B
8.11 Sammendrag

9 Samlet miljøvurdering
9.1 Introduktion
9.2 En flexibel emballages livscyklus
9.2.1 Ressourcer
9.2.2 Produktion
9.2.3 Arbejdsmiljø
9.2.4 Anvendelse
9.2.5 Bortskaffelse/genanvendelse
9.3 Spørgeskemaundersøgelse
9.3.1 Oversigt
9.3.2 Ydre miljø
9.3.3 Arbejdsmiljø
9.3.4 Tekniske forhold
9.3.5 Konklusion på spørgeskemaundersøgelsen

10 Konklusion

Referencer
 

Forord

Denne rapport redegør for det arbejde, der er blevet udført under projektet "Vurdering af UV-hærdende trykfarver og -lakker i et samlet miljøperspektiv". Projektarbejdet er udført på Den Grafiske Højskole i perioden november 1996 - juni 1998.

Beskrivelse af og resultater fra en prøvetrykning foretaget uden for dette projekts regi på Dansk Flexo Center i Kolding i 1996 er medtaget i rapporten.

Projektet er 100% finansieret af Miljøstyrelsen, Rådet vedrørende genanvendelse og mindre forurenende teknologi.

Der har til projektet været knyttet en styregruppe bestående af:
Rikke Traberg, Miljøstyrelsen (formand)
John Niklasson, Emballageindustrien
Torben Løndorf / Anders Fogh, Foreningen for Danmarks Lak- og Farveindustri
Carsten Bøg, Grafisk Arbejdsgiverforening
Ritta Ærø Hansen / Sven Rose, Grafisk Forbund
Gitte Herreborg-Olsen, Direktoratet for Arbejdstilsynet
Jens Porsgaard / Kent Jørgensen, Dansk Flexo Center
Erik Silfverberg / Eva Tauby Sørensen, Den Grafiske Højskole

Der har til projektet desuden været knyttet en projektgruppe bestående af:
Kent Jørgensen, Dansk Flexo Center
Torben Rylander, Akzo Nobel Inks
Erik S. Jensen, Danisco Flexible
Knud Andreassen, DPL Industries ApS
John Niebling, Interket Trykkeri AS
Preben Nielsen, Seritryk Serigrafi ApS
Per Gundersen, UBC Chemicals Nordic A/S

Forfatterne ønsker at takke såvel styregruppe som projektgruppe for et inspirerende samarbejde med mange gode bidrag.

Endvidere rettes en tak til de virksomheder og firmaer, der er besøgt i forbindelse med projektet og hvis åbenhed og erfaringer vi har nydt godt af.

Den Grafiske Højskole, København 18. juni 1998
Civilingeniør Erik Silfverberg
Cand. scient. Eva Tauby Sørensen
 

Sammenfattende artikel

UV-hærdende trykfarver og -lakker

Trykfarver og -lakker, der hærder ved hjælp af ultraviolet stråling (UV), kan reducere miljøbelastningerne fra den grafiske industri på afgørende punkter. Mange trykfarver, specielt til tryk på plastemballage, indeholder organiske opløsningsmidler, som kan skade miljøet og udgøre en belastning i arbejdsmiljøet. UV-farver og lakker er fri for opløsningsmidler.

Baggrund og formål

Man har brugt UV-hærdende produkter de sidste ca. 30 år, bl. a. til lakker i møbelindustrien og som "plasticfyldninger" i tænderne. Inden for den grafiske industri anvendes UV-hærdende trykfarver og -lakker specielt, hvor det er afgørende at opnå hurtig tørring og høj glans.

Hvor UV-teknologien er indført, har man løst et væsentligt miljøproblem, nemlig udslippet af dampe af organiske opløsningsmidler, men man har måske samtidig skabt nye miljø- og arbejdsmiljøproblemer, f.eks. risiko for hudskader, strålingsskader, ozondannelse og forurening af emballerede fødevarer. En yderligere udbredelse af UV-farver kan måske blive bremset af tekniske problemer, og der er områder, hvor det vil være ganske kostbart at indføre UV-farver. Den Grafiske Højskole har for Miljøstyrelsen undersøgt disse forhold, og resultaterne af undersøgelsen fremgår af arbejdsrapporten "UV-hærdende trykfarver og -lakker i et samlet miljøperspektiv".

Der er en helt aktuel baggrund for undersøgelsen, nemlig den aftale, som den grafiske branche har indgået med Miljø- og Energiministeren om at reducere udslippet af organiske opløsningsmidler med 58% inden år 2000 set i forhold til udslippet i 1988. En meget stor del af dette udslip stammer fra trykning og færdiggørelse af tynde plastemballager (flexible emballager). Indførelse af UV-hærdende farver og klæbere inden for denne branchegren vil være en nærliggende mulighed for at reducere udslippet, og hovedvægten af rapporten ligger derfor inden for dette område.

Undersøgelsen

Brugen af UV-hærdende produkter i den grafiske branche i Danmark er blevet kortlagt. En række grafiske virksomheder, som benytter UV-hærdende produkter er blevet besøgt, og deres erfaringer er registreret. Endvidere er leverandører af UV-trykfarver og råvarer til disse, samt leverandører af UV-lamper blevet interviewet, og både dansk og udenlandsk faglitteratur er blevet undersøgt. Da interessen for UV-flexo også er stor i vore nabolande, har man ved deltagelse i et par seminarer i udlandet indhentet væsentlige informationer.

I forbindelse med projektet har man deltaget i forsøgstrykninger i Tyskland i fuld produktionsskala og har haft adgang til resultater fra tidligere forsøgstrykninger.

Det er i slutningen af rapporten forsøgt at give et samlet billede af konsekvenserne for miljøet og arbejdsmiljøet og for de økonomiske forhold ved overgang til UV-teknologi.

Hovedkonklusioner

Der opnås en række tekniske fordele ved overgangen til UV-teknologi, herunder mere rationel produktion, særdeles hurtig tørring og forøget trykkvalitet. Det er ikke noget større problem at holde konstant temperatur på mindre trykmaskiner, men temperaturkontrollen vil derimod være kritisk på store flexografiske maskiner. Her vil størstedelen af den energi, som tilføres UV-lamperne, opvarme modtrykscylinderen og det materiale, der trykkes på, hvilket ikke er acceptabelt. Nye "kolde" UV-lamper, nye typer farver og lakker og indføring af en kvælstofatmosfære i hærdningszonen vil kunne føre til mindre energiforbrug og hermed også mindre behov for køling og mere sikker gennemhærdning af farverne.

Der formodes at være økonomisk balance inden for de grafiske områder, hvor UV-teknologien allerede benyttes. Derimod vil det kræve betydelige investeringer og medføre forøgede driftsomkostninger at indføre UV-teknologien på nye områder, specielt inden for produktion af flexible emballager.

Udslippet af organiske opløsningsmiddeldampe (volatile organic compounds, VOC) kan i yderste konsekvens reduceres med ca. 1.100 tons pr. år ved overgang til UV-hærdende produkter inden for grafisk industri. Denne reduktion er især at finde inden for produktion af flexible plastemballager, hvor der i dag anvendes farver og lamineringsklæbere, som indeholder store mængder opløsningsmidler. Men det er også inden for denne branchegren, at energiforbruget vil blive større ved brug af UV-farver end ved brug af traditionelle farver. Sammenligningen afhænger dog af, om man ved brug af traditionelle trykfarver og lakker renser luften ved hjælp af en efterbrænder. Hvis det er tilfældet, er energiforbruget nærmest uændret.

UV-hærdende produkter varierer i deres hudirriterende og allergifremkaldende effekt, og det anbefales, at man undgår de mest irriterende stoffer, hvilket dog i praksis kan være vanskeligt. Hvis man ved arbejde med UV-hærdende produkter tager en række nødvendige forholdsregler, skønnes risikoen for skader dog at være lille. Der er endvidere risiko for, at restmonomerer i farvelaget kan vandre gennem tynd plastemballage og forurene fødevarer. Der savnes testmetoder og grænseværdier herfor. Andre problemer med UV-hærdende produkter vurderes at kunne løses ved at tage simple forholdsregler. Det gælder bl.a. lugtgener, ozondannelse fra UV-lamperne, risiko for hud- og øjenskader fra UV-stråling, farvestøvning og problemer i forbindelse med afsværtning af tryksager.

Projektresultater

UV-hærdende farver og lakker indeholder reaktive, tyktflydende bindemidler, såkaldte præpolymere acrylater, der ved hærdeprocessen omdannes til et fast og stærkt farve- eller laklag. Farve og lakker indeholder desuden fotoinitiatorer, dvs. lysfølsomme stoffer, der ved bestråling bliver aktive og sætter hærdeprocessen i gang. Som fortynder anvendes tyndtflydende, reaktive monomere acrylater. Desuden indeholder farverne pigmenter og diverse tilsætningsstoffer i mindre mængder. De hudirriterende og allergifremkaldende effekter af farvekomponenterne er undersøgt, og en liste over de mest irriterende stoffer præsenteres sammen med en oversigt over nødvendige forholdsregler.

Bestrålingen foregår ved hjælp af særlige UV-lamper, der udsender ultraviolet stråling inden for både UV-A, UV-B og UV-C områderne. Der findes flere forskellige lampetyper med forskellig virkning. Ofte er der brug for særdeles kraftige lamper, og energiforbruget kan være meget højt (op til 240 kW for en enkelt stor maskine til flexografi).

Der er foretaget interviews inden for følgende grafiske områder, hvor man i dag anvender UV-hærdende farver og lakker:

Trykning af selvklæbende etiketter i flexografi og bogtryk.
Serigrafisk trykning af fx plakater på papir og karton.
Lakering af tryksager, normalt trykt i offset.
Trykning af plastspande, plastbægre og -låg i letterset.
Trykning af blikdåser og -låg i bliktryk.
Offsettrykning af kartoner til drikkevarer
Offsettrykning af pengesedler

Inden for disse områder er der konstateret stor tilfredshed med UV-teknologien, og det forventes, at den vil blive anvendt i stadigt større omfang.

Nye områder for UV-teknologien kan være:

Trykning af flexible emballager (tynde plastfolier) i flexografi.
Laminering af plastfolier med UV-hærdende klæber.
Lakering ud- og indvendigt af blikemballager.

Det er specielt inden for disse områder, at der er stor interesse for UV-teknologien, idet man her har det største udslip af VOC fra den grafiske industri.

Der kan desuden vise sig helt nye muligheder i anvendelse af UV-hærdende farver inden for emballagedybtryk og trykning i offsetrotation af bl. a. flexible emballager.

Rapporten beskriver de tekniske fordele og ulemper, bl.a. de problemer, der kan være forbundet med køling af maskineriet i flexografi, og de muligheder, der er for løsning af problemerne ved hjælp af "kolde" lamper, iltfri hærdezone, kationiske farver, osv.

Undersøgelsen omfatter opstilling af en økonomisk model for UV-teknologi sammenlignet med traditionel teknologi inden for trykning af flexible emballager. De tilgængelige data giver ikke noget præcist billede af situationen, men alligevel en klar tilkendegivelse af, at UV-teknologien på sit nuværende stade er mere kostbar end den traditionelle teknologi.

En flexibel emballage trykt i flexografi er benyttet som repræsentativt eksempel til sammenligning af miljøpåvirkningerne vedrørende ressourceforbrug, produktion, anvendelse og bortskaffelse. De væsentligste fordele ved UV-teknologien er reduktion af VOC-emissionen og reduktion af eksponeringen for solventdampe i arbejdsmiljøet. De afgørende ulemper er risiko for hudallergi og migration af restmonomere acrylater i levnedsmiddelemballager.

Der er gennemført en spørgeskemaundersøgelse blandt personer med stor erfaring inden for UV-teknologi. Generelt giver undersøgelsen resultater, der bekræfter de nævnte konklusioner.

Mere at læse

Georg Bolte & Manfried Hornschuh: UV-Flexo, G & K TechMedia 1995. (På tysk)

Øyvind Omland & Kristian Libak Pedersen: Hudproblemer ved anvendelse af (meth)acrylatbaserede UV-hærdende trykfarver og -lakker i Danmark. Arbejdsmiljøfondet 1992-21.

Engel Hansen, L. et. al.: Inventering af miljøparametre ved flexografisk trykning. Delrapport: Miljøvurderinger af udvalgte produkter. Miljøstyrelsen
 

English summary

Ultraviolet (UV) -curing printing inks and lacquers can improve the environmental conditions in the printing industry significantly. Many printing inks, especially for printing on plastic packaging, contain organic solvents, which can contaminate the environment and incriminate the occupational safety and health. UV-curing inks and lacquers are free from solvents.

Background and purpose

UV-curing products have been in use for the last 30 years, e.g. for lacquers in the furniture industry and as "plastic-fillings" in teeth. In the printing industry UV-curing inks and lacquers have been introduced for a number of purposes, where it has been important to secure fast drying and high gloss.

When introducing UV-curing products a major environmental problem is solved - the emission of vapours of organic solvents, but at the same time new problems possibly are created, such as risk of skin damage, radiation damage, the generation of ozone and contamination of food products trough the packaging. A further propagation of UV-inks might be delayed because of technical problems, and there are fields where it will be rather expensive to introduce UV-inks. The Graphic Arts Institute of Denmark has examined these issues for the Danish Environmental Protection Agency, and the results are presented in the report "UV-curing printing inks and lacquers in a total environmental perspective".

There is an interesting background for this report in the form of an agreement between the printing industry and the Minister of the Environment and Energy to reduce the emission of volatile organic compounds (VOC) by 58% before the year 2000 compared with the emission in 1988. A very large percentage of this emission comes from printing and finishing of thin plastic film packaging (flexible packaging). The introduction of UV-curing inks and adhesives is an obvious possibility to reduce the emission from this branch, and the major part of the report deals with this issue.

Research

A survey of the use of UV-curing products in the printing industry in Denmark has been carried out. A number of graphic arts companies already using UV-curing products have been visited and their experiences registered. Furthermore suppliers of UV-inks and raw materials for these, as well as suppliers of UV-lamps have been interviewed, and Danish and foreign technical literature has been examined. As UV-flexo attracts much interest in the neighbouring countries, the consultants have gathered important information by attending a couple of seminars abroad.

In connection with the project the consultants have taken part in test runs in Germany in full production scale and have had access to results from earlier test runs.

At the end of the report an attempt is made to give a total picture of the consequences to the environment, to the safety and health and to the financial consequences when introducing UV-technology.

Main conclusions

A number of technical advantages can be obtained by introducing UV-technology, including a more rational production, very fast drying and improved print quality. On smaller printing machines it is no major problem to keep a constant temperature, but the temperature control will be critical on large flexographic printing machines. Here the main part of the energy supplied to the UV-lamps will heat the printing cylinder and the material to be printed, which is not acceptable. New "cold" UV-lamps, new types of ink and lacquers and the introduction of a nitrogen atmosphere in the curing zone will lead to lesser energy consumption and consequently a lesser demand for cooling and a more safe through-curing of the inks.

It is assumed that there is economic balance in the graphic arts fields, where UV-curing is in current use. But it will demand substantial investments and result in increased costs to introduce the UV-technology in new areas, especialle for the production of flexible packaging.

The emission of volatile organic compounds (VOC) might be reduced with about 1,100 tons per year, if the substitution within the graphic arts industry is carried out to full extend. This reduction is mainly to be found within the production of flexible plastic packaging, where inks and laminating adhesives containing large amounts of solvents are presently used. It is within this branch as well that the energy consumption will grow when using UV-inks compared with the use of the traditional solvent based inks. But the comparison will depend upon the conditions. If the air from solvent drying is cleaned by after-burning, the energy consumption will be almost unchanged.

UV-curing products vary in their skin irritating and allergy promoting effects, and it is recommended that the most irritating components are avoided, which can be difficult. If a number of necessary precautions are taken when working with UV-curing products, the risk is considered to be small. There is a risk that non-reacted monomers still present in the ink layer can migrate through thin plastic packaging and contaminate food products. Test methods and limits are missing. It is considered that other problems concerning UV-curing products, such as annoying odour, the generation of ozone from the UV-lamps, the risk of skin and eye damage due to UV-radiation, ink misting and problems in connection with the de-inking of printed matter can be solved by taking simple precautions.

Project results

UV-curing inks and lacquers contain reactive, high viscosity binders, so called pre-polymer acrylates, which by the curing process are transformed into a solid and strong layer of ink or lacquer. Ink or lacquer contains photoinitiators, i.e. light sensitive compounds, which by radiation become active and initiate the curing process. Low viscosity reactive monomer acrylates are used as thinners. Furthermore the inks contain pigments and small amounts of additives. The skin irritation and allergy promoting effects, which is due to some of these components have been examined, and a list of the most irritating compounds is presented together with a list of the necessary precautions to be taken.

The radiation is carried out by using special UV-lamps, emitting ultraviolet radiation in the UV-A, UV-B and UV-C fields. There are several different lamp types available with different effects. Often very strong lamps are needed, and the energy consumption can be very high (as high as 240 kW for a single large printing machine in flexography).

Persons have been interviewed within the following printing areas, where UV-curing inks and lacquers are currently in use.

The printing of self-adhesive labels by flexography and letterpress.
The screen printing of posters etc. on paper and board.
The lacquering of printed matter, normally printed by offset.
The printing of plastic buckets, plastic cups and lids by letterset.
The printing of metal boxes by tin-printing.
Offset printing of cartons for beverages.
Offset printing of Bank notes.

Great satisfaction with the UV-technology has been experienced within these fields and it is expected, that the use of the technology will grow.

New areas for the UV-technology within the printing industry can be:

The printing of flexible packaging (thin plastic films) by flexography.
The laminating of plastic films with UV-curing adhesive.
External and internal lacquering of tin plate packaging.

There is a great interest for the UV-technology especially within these fields, as it is here the largest emission of VOC from the printing industry can be found.

Furthermore there are quite new possibilities in using UV-curing inks within packaging gravure and the printing of flexible packaging etc. by web offset.

The report describes the technical advantages and disadvantages, including the problems combined with the cooling of the printing machine in flexography, and the possible solutions to these problems by the use of "cold" lamps, oxygen-free atmosphere, cationic inks, etc.

The investigation includes the preparation of a financial model for UV-technology compared with traditional technology within the printing of flexible packaging. The available data do not give a precise picture of the situation, but still they give a clear indication that the UV-technology at the present stage is more expensive than the traditional technology.

A flexible packaging printed in flexography has been used as a representative example for comparing the environmental impacts concerning resources, production, usage and disposure. The most important advantages are the reduction of the VOC-emission and the reduction of the exposure to solvent vapours during printing. The most important drawbacks are the risk of skin sensibilisation and migration of uncured momomer acrylics through food packaging.

A questionnaire investigation has been carried out amongst persons with experience within UV-technology. In general, the results of the investigation confirm the conclusions mentioned above.

More to read

Georg Bolte & Manfried Hornschuh: UV-Flexo, G & K TechMedia 1995. (In German)

Øyvind Omland & Kristian Libak Pedersen: Hudproblemer ved anvendelse af (meth)acrylatbaserede UV-hærdende trykfarver og -lakker i Danmark. (Skin problems when using (meth)acrylate based UV-curing inks and lacquers in Denmark). Arbejdsmiljøfondet 1992-21. (In Danish)

Engel Hansen, L. et. al.: Inventering af miljøparametre ved flexografisk trykning. Delrapport: Miljøvurderinger af udvalgte produkter. (The use of environmental parameters in flexographic printing. Environmental assessment of selected products). Miljøstyrelsen. (In Danish)
 

1 Indledning

1.1 Projektets formål, baggrund og metode

UV-hærdende trykfarver og lakker er et alternativ til tilsvarende opløsningsmiddelbaserede produkter og er således en af vejene til begrænsning af VOC-emissionen (VOC = Volatile Organic Compounds) fra den grafiske industri. Da UV-teknologien imidlertid er en nyere og på mange måder en anderledes teknologi end de normalt benyttede, er der grund til at være opmærksom på andre miljømæssige effekter af både positiv og negativ karakter.

Det er formålet med projektet - på baggrund af en kortlægning af erfaringerne med UV-hærdende trykfarver og lakker og efterfølgende prøvekørsler med disse produkter inden for et nyt område, nemlig bredbane flexografi - at foretage en samlet teknisk, økonomisk og miljømæssig vurdering af UV-teknologien inden for den grafiske industri i bred forstand.

Projektet udspringer af den grafiske branches aftale med Miljø- og energiministeren om reduktion af VOC-emissionen med 58% af 1988-emissionen inden år 2000 for det samlede grafiske område (VOC-aftalen) /1/.

Den grafiske branches største VOC-emission stammer fra emballageområdet, som i 1990 stod for ca. 63% af branchens samlede VOC-emission /2/. Det er især produktion af flexible emballager - d.v.s. emballager bestående af plastfolier og laminater, der yder dette store bidrag. Forklaringen herpå er dels, at man til trykning på flexible emballager anvender trykmetoderne flexografi og dybtryk, hvor trykfarverne indeholder store mængder opløsningsmidler, dels at også lakker og lamineringsklæbere, som indgår i flexible emballager, er på opløsningsmiddelbasis.

De nærliggende løsningsmuligheder på reduktionen af VOC-emissionen fra produktionen af flexible emballager er /3/:

	efterbrænding af opløsningsmiddeldampe,
	overgang til vandbaserede farver, lakker og lime,
	anvendelsen af UV-hærdende produkter, som er kendt fra andre industrigrene og fra spredte anvendelser inden for den grafiske industri.

Når det drejer sig om den sidste mulighed, er spørgsmålet i første omgang, om UV-teknologi udgør et teknisk og økonomisk set realistisk alternativ til traditionelle farver og lakker til flexible emballager. Teknologien har været afprøvet i udlandet, primært i Tyskland, Italien, USA og England, og enkelte trykkerier i disse lande anvender tilsyneladende teknologien i den løbende produktion.

Dernæst drejer sagen sig om at undersøge og overveje, om de miljømæssige gevinster, der knytter sig til reduktion af VOC-emissionen muligvis opvejes af tilsvarende nyskabte problemer for både miljøet og arbejdsmiljøet.

Projektet omfatter indsamling af viden om nuværende anvendelser af UV-hærdende farver og lakker inden for den grafiske branche og de erfaringer, man dér har af teknisk, økonomisk og miljømæssig art.

Dernæst omfatter projektet prøvekørsler med UV-hærdende farver i en maskine, der svarer til de bredbane-flexomaskiner, der anvendes til trykning af flexible emballager, samt indsamling og vurdering af tilgængeligt materiale fra andre udenlandske prøvekørsler og produktionskørsler.

Endelig omfatter projektet forsøg på at udarbejde modeller for økonomi og miljøforhold ved UV-teknologien i sammenligning med traditionel trykteknologi inden for flexibel emballage og andre grafiske områder.

1.2 Den grafiske branche

Dette miljøprojekt handler om trykfarver og tryklakker, som anvendes til fremstilling af grafiske produkter, det vil groft sagt sige de fem hovedgrupper: Bøger, periodika, reklametryksager, emballage og blanketter. For yderligere specificering af grafiske produkter henvises til speciallitteraturen /4/.

En række trykte produkter falder normalt uden for det grafiske område, og er ikke vurderet i dette projekt, nemlig tapet, tekstiler og elektroniske kredsløb.

Grafisk Industri i Danmark er beskrevet i Danmarks Statistik med ialt 6.001 virksomheder og en omsætning på 27.490 millioner kr. Der er beskæftiget 22.811 i grafisk industri med en samlet lønsum på 6.088 millioner kr.

Der er registreret 1.528 trykkerivirksomheder med en samlet omsætning på 9.461 millioner kr.

Trykning af forskellige typer grafiske produkter foregår efter forskellige trykprincipper: Højtryk, plantryk, dybtryk og skabelontryk. Disse principper opdeles yderligere i forskellige trykmetoder, hvoraf offset, flexografi, dybtryk og serigrafi er de mest udbredte. Der henvises til den tekniske speciallitteratur for en nærmere beskrivelse af trykmetoderne /5/.

Trykfarver og lakker er tilpasset de forskellige trykmetoders og grafiske produkters karakteristika/6/. Det er særlig relevant for dette miljøprojekt kort at beskrive, at farvetørring foregår efter forskellige principper, nemlig:

Oxidationstørring:
Kemisk reaktion mellem trykfarvernes bindemiddel og luftens oxygen, hvorved der dannes oxygenbroer, som binder bindemidlets molekyler sammen i store netværk.

Indsugningstørring:
Indsugning af trykfarve i et porøst materiale som f.eks. avispapir.

Fordampningstørring:
Fordampning af trykfarvers og lakkers indhold af flygtige opløsningsmidler.

Udfældning:
Udfældning af et opløst bindemiddel eller koagulering af emulgeret bindemiddel ved ubalance i opløselighedsforholdene i farven/lakken.

Katalyseret polymerisation:
Hærdning af farven/lakken ved tilsætning af katalysator (hærder) kort tid før trykning.

Polymerisation ved stråling:
Bestråling med aktive stråler, som f.eks. stråler inden for det ultraviolette område (UV) eller elektronstråler (EB), hvorved bindemidlet polymeriserer.

De traditionelle tørringsprincipper, som stadig er de mest fremherskende, er de tre førstnævnte. Her er oxidationstørring et langsomt forløb (4-12 timer). Indsugningstørring er kun anvendeligt på porøse materialer og giver i sig selv ikke nogen egentlig tør og afsmitningsfri trykfarvefilm. Fordampningstørring er velegnet, når farver eller lakker skal tørre hurtigt eller skal trykkes på ikke-sugende materialer, som f.eks. plast. Dette tørringsprincip er dominerende inden for trykmetoderne flexografi, dybtryk, heatset-offset, serigrafi, tampontryk og letterset.

De tre sidstnævnte tørringsprincipper har mindre udbredelse.

Medens oxidationstørring og indsugningstørring ikke medfører nogen emission af VOC, kendetegnes fordampningstørringen netop ved frigivelse af VOC (eller vanddamp for vandbaserede farvers vedkommende) og dermed ofte også VOC-emission. Det er derfor især inden for de områder, hvor fordampningstørring er fremherskende, at UV-hærdende trykfarver og lakker er interessante set fra et miljømæssigt synspunkt.
 

2 Kortlægning af UV-teknologien inden for grafisk produktion

2.1 UV-hærdning af trykfarver og -lakker

Siden slutningen af 1960'erne har UV-hærdning af trykfarver og -lakker været anvendt i grafisk industri, men kun inden for begrænsede områder.

UV-hærdende farver indeholder ikke opløsningsmidler i normal forstand, dvs. opløsningsmidler med højt damptryk, men eventuelt nogle reaktive monomere acrylater eller methacrylater, der fungerer som opløsningsmiddel eller fortyndingsmiddel for bindemidlet. De vigtigste additiver i UV-farver er fotoinitiatorer, dvs. katalysatorer, som bliver aktive ved UV-bestrålingen og sætter polymerisationen i gang. (Se afsnit 2.1.1 for en nærmere beskrivelse af UV-farvers/lakkers sammensætning).

Tørreforløbet består i, at trykfarvens/lakkens bindemiddel umiddelbart efter trykøjeblikket udsættes for kraftig UV-bestråling og herved polymeriserer, dvs. at molekylerne vokser sammen til meget store netværk. Herved omdannes de flydende bindemidler og fortyndingsmidler i farverne/lakkerne til et fast, uopløseligt og meget stærkt lag.

Sammenlignet med andre tørringsprincipper for trykfarver og lakker, har UV-tørring en stor teknisk fordel i form af en ekstremt hurtig tørring, der kan forløbe på brøkdele af et sekund. Det er desuden en stor fordel, at et UV-tørreaggregat (UV-lampe med køling og andet tilbehør) kun fylder ganske lidt sammenlignet med almindelige tørreovne til fordampningstørrende trykfarver eller lakker. Endvidere er det en fordel, at UV-farver og lakker har et stort tørstofindhold, dvs. at farverne/lakkerne ikke i forbindelse med tørringen afgiver opløsningsmidler, hvorved farve/laklaget skrumper ind. 100% af den farve/lak, der påføres ved trykningen forbliver altså på overfladen.

De nævnte forhold betinger stort set den nutidige anvendelse af UV-hærdende farver og lakker i områder,

	der skal spares plads til tørreovne
	hvor hvor tørringen skal foregå hurtigt
	hvor der skal opnås meget høj glans af tryk eller lakering

2.1.1 UV-farver og -lakker

I princippet består alle trykfarver af

	pigmenter (farvestoffer)
	bindemidler
	opløsningsmidler
	additiver

Når det drejer sig om UV-hærdende trykfarver, er der på visse punkter væsentlige afvigelser. F.eks. indeholder UV-hærdende farver ikke opløsningsmidler i normal forstand. Man siger rent farveteknisk, at farven består af 100% "solids", dvs. ingenting forlader farvelaget i forbindelse med tørringen.

Medens man i traditionelle farvetyper har ret frie hænder til valg af pigmenter, må man til UV-hærdende farver undgå pigmenter, der reflekterer UV-stråling og derved forsinker eller helt forhindrer hærdningen ved stråling. F.eks. har titandioxid (dækkende hvidt pigment) problemer i denne retning. Andre pigmenter kan reagere med fotoinitiatorerne i farven, og må derfor være beskyttet med en coating. Det gælder f.eks. metalpigmenter: Guldbronze (messing), sølvbronze (aluminium) og kobber.

I øvrigt indeholder de fleste UV-hærdende farver en større koncentration af pigment end tilsvarende traditionelle farvetyper, idet UV-farverne er tilpasset andre tryktekniske vilkår.

Bindemidlerne i UV-hærdende trykfarver og lakker består af reaktive præpolymere acrylat- og methacrylatharpikser. Der findes et stort antal sådanne produkter, som er anvendelige. Fælles for dem alle er, at de indeholder estre af de umættede syrer acrylsyre CH₂=CH-COOH eller methacrylsyre CH₂=C(CH₃)-COOH. Ved UV-bestrålingen - og under indvirkning af passende additiver - åbnes dobbeltbindingerne, molekylerne reagerer med hinanden og polymeriserer, så de danner store molekylnetværk /7/.

De acrylater og methacrylater, som anvendes som bindemiddel, er - som nævnt - præpolymere, dvs. de består af molekyler, som allerede er forpolymeriserede og derfor foreligger som tyktflydende væsker i lighed med mange traditionelle bindemidler til trykfarver.

Acrylatbindemidlerne kan være kombineret med mindre mængder traditionelle kunstharpiks- eller plastbindemidler, som f.eks. maleateret kolofonium/pentaerytritol polymer eller polyvinylacetat.

Som fortynder eller opløsningsmiddel i UV-hærdende farver og lakker anvendes acrylater og methacrylater, som ikke er præpolymere, men foreligger som monomerer, og derfor har en væsentlig lavere viskositet end bindemidlerne. Deres fordampelighed (damptryk) er imidlertid meget lav sammenlignet med almindelige flygtige organiske opløsningsmidler, og de regnes derfor ikke med i denne gruppe stoffer (afsnit 3.1).

De bindemidler og reaktive fortyndere, som anvendes, kan opdeles i en række typer, f.eks. epoxyacrylater, acrylerede olier, urethanacrylater og polyesteracrylater /8/, /44/. Valg af type er betinget af en række hensyn til f.eks. trykteknik, vedhæftningsevne til forskellige plasttyper eller metal, reaktionshastighed under bestråling, lugt og farve.

I forbindelse med arbejdsmiljøprojektet "Hudproblemer ved anvendelse af (meth)acrylatbaserede UV-hærdende trykfarver og lakker i Danmark" /8/ foretog Produktregistret en søgning blandt registrerede UV-hærdende trykfarver og lakker. I PROBAS var registret 79 stoffer som bindere. Kun de 34 kunne offentliggøres, idet de resterende kun forefandtes i mindre end 3 produkter. De 5 mest anvendte acrylatbindemidler i UV-hærdende farver er vist i skema 2.1.

Skema 2.1. De fem mest brugte acrylatbindere iflg. PROBAS 1993.

18 stoffer var i PROBAS registreret som reaktive monomere fortyndingsmidler. De fem mest anvendte er vist i skema 2.2 sammen med deres hudirritationsindex PII (se afsnit 4.2).

Skema 2.2. De fem mest brugte reaktive monomere fortyndere iflg. PROBAS 1993. PII: Primary Irritation Index (Draize index).

De vigtigste additiver i UV-hærdende farver og lakker er fotoinitiatorer, hvis funktion er at igangsætte polymerisationen ved UV-bestråling. Fotoinitiatorer forekommer i mængder på 5-15%. Herudover kan der anvendes mindre mængder inhibitorer (hydroquinon eller lignende), der skal forhindre polymerisation f.eks. på grund af varmepåvirkning eller baggrundsstråling, samt additiver til forbedring af vedhæftningen.

26 stoffer var i PROBAS registreret som fotoinitiatorer. De fem mest anvendte fremgår af skema 2.3.

Skema 2.3. De fem mest brugte fotoinitiatorer iflg. PROBAS 1993.

Danske trykfarveproducenter /9/, /10/ udtaler i 1996/97, at de ikke længere anvender de komponenter, der har et højt hudirritationsindex f.eks. NVP og HDDA. (Angående hudirritationsindex se afsnit 4.2). Alle de i skemaerne nævnte komponenter findes dog fortsat i internationale råvareleverandørers produktkataloger /11/.

Det skal bemærkes, at stort set alle trykfarveleverandører på det danske marked kan levere UV-hærdende produkter, men at udvikling og produktion foregår i udlandet.

Der er en del råvareleverandører, heraf dækker fem store den overvejende del af markedet - men der er også et antal mindre leverandører, der primært leverer billige produkter for hvis renhed, der næppe er nogen garanti.

Det er ikke oplyst hvilke ressourcer, der medgår i produktionen af acrylater, men det må formodes, at produktionen er langt mere ressourcekrævende end produktionen af traditionelle bindemidler. Hvad angår miljøbelastende biprodukter har oplysninger ikke kunnet fremskaffes.

Langt de fleste UV-hærdende farver og lakker polymeriserer ved en såkaldt radikal proces /19/. Her danner fotoinitiatoren ved bestrålingen et radikal, dvs. en molekylgruppe med en overskydende fri elektron. Det meget aktive radikal reagerer med et molekyle, den frie elektron overføres til bindermolekylet, som herved bliver aktivt og reagerer med endnu et bindermolekyle. Den fri elektron vandrer således fra molekylgruppe til molekylgruppe og binder acrylaterne sammen i en længere og længere molekylkæde. Også de reaktive monomere fortyndingsmidler tager del i processen. I praksis stopper polymerisationen, når bestrålingen holder op, og der kan derfor forekomme en vis procentdel af binder- og fortyndermolekyler, som ikke har deltaget i polymerisation, og derfor foreligger som restmonomerer eller -oligomerer.

Inden for hærdning af UV-farver og lakker er kationisk polymerisation af nyere dato, og princippet er indtil videre ikke særlig udbredt.

Princippet her er dannelsen af en positivt ladet kation ved UV-bestrålingen af fotoinitiatorer (Lewi-syrer) /19/. Kationen reagerer med bindere og reaktive fortyndere, som polymeriserer i en proces, der fortsætter, selv efter at bestrålingen er ophørt. Mængden af restmonomer i kationiske systemer er derfor langt mindre end i radikale systemer. Sammensætningen af kationiske farver er ikke nærmere undersøgt. Men angiveligt består bindemidlerne af reaktive epoxyacrylater /8/,

Der er ikke så mange praktiske erfaringer med trykfarver og -lakker af kationisk karakter, men princippet udvikles stadig, og der er en stor forventning om, at farver og lakker af denne type vil få øget udbredelse.

Specielt til trykning i serigrafi findes vandfortyndbare og vandafvaskelige UV-hærdende produkter. Binderne er her emulgeret eller opløst i vand, som er tilsat passende stabilisatorer.

Trykfarvers flydeegenskaber (reologi) skal være afpasset de forskellige trykmetoder. Arkoffsetfarver skal f.eks. være højviskose og pastaagtige. Farver til flexografi og dybtryk skal derimod være lavviskose og frit flydende. Selv inden for samme trykmetode skal farvernes flydeegenskaber være tilpasset trykmaskinen og de aktuelle produktionsforhold.

Da UV-hærdende trykfarver ikke indeholder egentlige opløsnings- eller fortyndingsmidler, er det nærmest umuligt at fremstille lavviskose og ikke-tixotrope trykfarver og lakker, og UV-hærdende produkter har derfor først været anvendt inden for arkoffset, bogtryk til etiketter og til papirlakering. Succesfuld brug af UV-hærdende produkter inden for flexografi og serigrafi har enten været betinget af, at UV-farverne kunne fremstilles med stadig lavere viskositet, eller at trykteknikken kunne tilpasses de tyktflydende UV-produkter. I praksis har man mødtes på halvvejen. Det har specielt inden for flexografi krævet udvikling af nyt maskineri og tilbehør, herunder aniloxvalser og kammerrakler. Til gengæld har denne teknologiske udvikling medført en absolut forbedret trykkvalitet, der er et væsenligt incitament til at videreudvikle UV-teknologien.

Da dybtryk kræver en endnu mere tyndtflydende trykfarve end flexografi, er det stadig et ubesvaret spørgsmål, om teknologien vil kunne anvendes i denne trykmetode. For at kunne fremstille tilstrækkeligt tyndtflydende trykfarver kræves et større indhold af reaktive monomere fortyndere, men dette har desværre hidtil medført, at farverne bliver mere hudirriterende.

Ved afvaskning af trykmaskinerne anvendes normalt organiske opløsningsmidler som methoxypropanol (f.eks. Dowanol) eller ethylacetat. Der foreligger dog oplysninger om, at visse modificerede vegetabilske afvaskningsmidler kan bruges. Er farven hærdet, er den nærmest umulig at afrense, idet polymernetværket ikke opløses af de anvendte afvaskemidler.

2.1.2 UV-lamper

UV lamperne skal levere den energi i form af stråling, som igangsætter hærdningen af UV-farver eller -lakker.

Der er foregået en stor udvikling af lamperne, siden de første blev taget i anvendelse. I dag er det muligt at få specielle "kolde" lamper, der initierer UV lyset ved hjælp af mikrobølger (Efsen) eller højfrekvens (Dansk Proces Lys). UV-lamperne er indbygget i reflektorer, der dels tjener til fjernelse af varmestråling, dels til koncentrering af UV-strålingen på substratet.

Reflektorerne findes som parabolske, elliptiske eller kombinerede geometriske former udført i letmetallegeringer og kombineret med linser af kvartsmaterialer. Enkelte lamper er stadig luftkølede, men det er nu mest almindeligt, at der er indlagt kølekanaler i lampehuset for cirkulerende kølevand, hvilket tilsigter, at størstedelen af den varme, lamperne udvikler, straks fjernes og ikke forårsager overophedning af trykmaskinen med deraf følgende problemer /12/, /13/, /14/.

En direkte indkapsling af UV-røret i endnu et kvartsrør gennemstrømmet med kølevand er en konstruktion, der har vist sig egnet til forskellige anvendelser. Det er en ulempe ved denne konstruktion, at 15-20% af UV-strålingen frafiltreres. En anden mulighed er anvendelsen af vandkøling ved hjælp af kvartsrør, som anbringes i strålegangen fra UV-rør til substrat. Men det medfører også et tab af UV-stråling.

Lamperne må i øvrigt være konstrueret med mulighed for effektiv afskærmning af lampen ved langsom kørsel eller maskinstop, idet den stærke UV-stråling ellers vil smelte det materiale, der trykkes på, eller få det til at bryde i brand.

For at opnå så fuldstændig hærdning af farven som muligt, er der udviklet UV-rør med forskellig intensitet, således at det kan tilpasses efter trykfarven (både kulør og type), farvelagets tykkelse, trykhastighed og intensitet /12/. Et samarbejde mellem lampeleverandør og bruger kan på denne måde optimere forholdene, hvorunder hærdningen sker. På en og samme maskine kan påmonteres forskellige rør, således at de enkelte farver sikres maksimal hærdning. Der er yderligere mulighed for at anskaffe rør med specielt UV-spektrum tilpasset forskellige fotoinitiatorer.

Der kræves en ganske høj effekt for at få farverne til at hærde. Effektkravet er afhængig af trykmaskinens størrelse, farvelagets tykkelse og trykhastigheden, og varierer derfor fra trykmetode til trykmetode. For bredbaneflexografi er effektkravet typisk 120 W pr. cm banebredde ved en trykhastighed på 250 m/min /14/, /15/. For en typisk banebredde på 120 cm kræves således en lampeeffekt på 14 kW. Hvis der er tale om en 6-farve flexomaskine bliver effektkravet ca. 85 kW. Store flexomaskiner med 8 trykværker, banebredde på 150 cm og effektiv sluthærdning kan have et effektbehov på op til 240 kW /15/. UV-lampernes overflade vil under drift blive ca. 800-900°C. Ved stand-by nedsættes eltilførslen ved hjælp af automatik til ca. ¼ af fuld effekt.

Lamperne kan være placeret i umiddelbar tilknytning til de enkelte farveværker på trykmaskinen, således at hver enkelt farve hærder inden den næste lægges på, eller være placeret efterfølgende f.eks. i en tunnel således at hærdningen foregår samlet i slutningen af processen (trykning på spande i letterset). Kombinationen af de to muligheder, hvor der både udføres mellem- og sluthærdning, ses også.

UV-lamper er kostbare. Anskaffelse og installering af lamper med tilhørende elektronisk styresystem på en almindelig flexomaskine til flexible emballager kræver en investering på mellem 2 og 3 million kr. (se afsnit 8.9)

Spektralfordeling

UV-lamperne udsender stråling inden for hele UV-området 100-380 nm, og omfatter således både UV-A, UV-B og UV-C-stråling.

Opdelingen i UV-A, UV-B og UV-C stråler er en rent biologisk opdeling, baseret på strålernes skadelige egenskaber over for levende organismer.

UV-C stråler er de mest aktive og betegnes "meget skadelige". Deres energiniveau bevirker, at de er de mest effektive hærdere af UV farver og lakker. UV-C stråler kan absorberes af mange materialer, bl.a. glas, plast og kvarts. Inden for visse frekvenser er de anseelige ozondannere.

UV-B stråler betegnes "skadelige" og er tillige kraftige ozondannere, mens UV-A betegnes som "ikke skadelige" (solarielys), dog afhænger eventuelle skaders omfang af eksponeringstiden og strålingens intensitet.

Bølgelængder der korresponderer med de anvendte fotoinitiatorer i farverne har særlig god effekt, idet strålerne absorberes af fotoinitiatoren, der hermed sætter hærdeprocessen i gang. Det er derfor af interesse at udvikle fotoinitiatorer, der kan udnytte de kraftige "stråletoppe" inden for et givent UV-spektrum eller at udvikle nye spektre - ved anvendelse af andre stoffer i UV-rørene - der korresponderer med de kendte fotoinitiatorers optagelsesområde. Således vil man kunne sikre en mere intens hærdning under en given strålepåvirkning.

Kun ca 20-30 % af den energi, der tilføres lampen, omdannes til UV stråling, resten udsendes i form af synligt lys og infrarød stråling. Den varme, de infrarøde stråler forårsager, øger ganske vist den hastighed, hvormed farven hærder, men varmen er så rigelig, at den er til meget stor gene, f.eks. ved opvarmning af trykmaskinen, blødgøring af folier ved trykning på flexible emballager og ved påvirkning af visse lime ved etiketproduktion. Medens papir vil kunne tåle en opvarmning til 120°C uden problemer, er temperaturer over 30-35°C kritiske for de fleste plastfilm til flexible emballager. Det kræves i øvrigt af tryktekniske årsager, at modtrykcylinderen i bredbaneflexografi kan holde en konstant overfladetemperatur omkring 34°C med en tolerance på +- 0,2°C (se afsnit 6.1). Effektiv køling og temperaturstyring er derfor afgørende, og udviklingen af UV-lamper med mindre varmeudvikling vil kunne forøge UV-teknologiens anvendelighed.

Som nævnt markedsføres der såkaldte kolde UV-rør, men udtrykket dækker over, at lampehuset er effektivt afkølet, og at det meste af varmen ledes bort ad denne vej. Strålingen fra et koldt rør er typisk fordelt således:

Ozondannelse

Ved opstart af lamperne vil oxygen i lampehuset omdannes til ozon, men under kørslen indstiller der sig en ligevægt mellem nydannelse og nedbrydning af ozon i lampehuset. Ozon niveauet uden for huset ligger for moderne lamper langt under grænseværdien, som er 0,1 ppm (1996), idet der kun finder en ganske lille udveksling af oxygen og ozon sted gennem den ca. 2 mm brede spalte mellem lampehus og substrat /13/, /16/.

Ilt bremser hærdeprocessen. Man vil kunne få en bedre udnyttelse af lamperne ved at fortrænge ilten i hærdezonen. Dette gøres ved at konstruere lampehuse, som løbende "gennemskylles" af kvælstof. Herved nedsættes kravet til lampernes effekt og elforbruget nedsættes væsentligt (halvering) /16/ (se afsnit 7.2).

En UV lampe har en levetid på mellem 1.000 og 2.000 timer, hvorefter røret skal skiftes, for at man kan sikre den rette bestråling af farverne. I løbet af lampens levetid falder strålingens intensitet, specielt for enderne af røret, hvor elektroderne sidder. Et UV rør indeholder kviksølv (Hg) og må derfor ikke afhændes som almindeligt affald. Rørene indeholder fra 50-1000 mg Hg pr. rør afhængig af rørets længde (ca. 20 - ca. 150 cm) /12/. Til sammenligning kan nævnes, at et almindeligt lysstofrør indeholder 1-2 mg Hg. Visse forhandlere har indført en genbrugsordning, hvilket betyder at de brugte rør tages retur og sendes til Tyskland til korrekt affaldshåndtering. Da mange trykmaskiner udnyttes på flerholds drift, svarer de 2.000 driftstimer omtrent til et års levetid.

En helt speciel UV lampe er Excimer lampen. Den fungerer efter Excimer -UV-stråleprincipet og har sit navn efter sammentrækningen af de to engelske ord: Excited dimer = Excimer /17/.

Lampen er opbygget som to kvartsrør, der er skubbet ind i hinanden. Mellemrummet mellem rørene er opfyldt af en gasblanding og i midten af det inderste rør løber kølevand.

I det inderste rør snor en elektrode sig som en spiral, medens den anden elektrode f.eks. kan være et fint trådnet omkring ydersiden af det yderste rør. Dette net må ikke være tættere end at det tillader UV-strålerne at passere. Gasblandingen i rørmellemrummet er på denne måde omgivet af elektroderne. Når lampen tændes, løber strømmen fra elektrode til elektrode i tynde strømtråde, hvorom gasmolekylerne lægger sig.

UV-strålerne dannes ved, at to gasmolekyler danner et kortlevende, ustabilt molekylkompleks (dimer), der ved henfald udsender UV-lyskvanter. Molekylkomplekserne kan dannes ud fra to ædelgasatomer (Argon, Krypton, Xenon) eller fra en ædelgas og en halogen (Fluor, Chlor).

Excimerlampen er kendetegnet ved at udsende lys inden for et meget smalt UV-spektrum, hvor sammensætningen af gassen i lampen vil være bestemmende for den bølgelængde, det udsendte lys vil have. I 1994, da den nye generation af Excimer-UV-stråler blev præsenteret, var 3 emmissions-spektre tilgængelige, nemlig på 172, 222 og 308 nm.

For at Excimerlampens smalle spektrum kan udnyttes fuldt ud, må UV-farver og -lakker udvikles med fotoinitiatorer der netop korresponderer med dette UV-spektrum.

Lampen afgiver ikke så megen varmestråling som traditionelle UV-lamper, og under maskinstop afskærmes UV-strålerne således at valser og trykmedie ikke skades af lampens stråler. Lampen har ydermere den egenskab, at strålingsintensiteten trinløst kan varieres fra 0-100%, hvilket kan have stor betydning i selve trykprocessen, idet der kan skrues op for strålingsintensiteten i stedet for ned for hastigheden for at sikre den optimale hærdningsproces.

Der er store forventninger til en dansk udviklet UV-lampe fra Dansk Proces Lys /13/. UV-strålingen er initieret af højfrekvens, og et særligt reflektor- og linsesystem sammen med vandkøling giver god koncentration af de virksomme stråler på substratet, medens en stor del af varmestrålingen fjernes med kølevandet.

Lamperne anvendes med godt resultat i trykmaskiner til etikettrykning m.m., og lamperne er ligeledes med godt resultat blevet afprøvet i bredbane flexografi på Dansk Flexo Center og IOM i Leipzig (se kapitel 7).

Inden for serigrafi han man talt og skrevet i fagpressen om flash-curing til UV-hærdning af trykfarver. Hertil anvendes UV-blitzlamper, som fungerer ligesom fotoblitz, men har en kortere bølgelængde på 300-500 nm og en meget kort brændetid (ca. 1/50 sekund).

Flash-curing farve minder en del om almindelig UV-trykfarve, men på grund af den korte brændetid på lamperne er der anvendt lidt flere og lidt andre fotoinitiatorer. Dette tilsyneladende uden at farverne er mere hudirriterende end almindelige UV-trykfarver. Flash-curing farver kan hærdes af både UV-flash og UV-lys, hvilket i visse situationer kan være en fordel. Sluthærdningen vil da typisk foretages med UV-lys, mens flash-curing benyttes til mellem-hærdningerne.

Flash-curing har flere markante fordele frem for traditionel UV-hærdning. Energiforbruget er ca. 1/4, idet lampen ikke er tændt hele tiden, men kun i korte intervaller. Hermed begrænses også den generende varmeudvikling, som UV-lys udvikler og kølesystem til UV-flash lamper er derfor ikke nødvendigt. Ydermere er ozondannelse på grund af bølgelængden og den korte brændetid meget begrænset ved anvendelse af UV-flash.

UV-flash er relativt koldt lys, der ikke bevirker samme slid på grund af varmepåvirkning af lamperne som konstant UV-lys. UV-flash lamper skal derfor ikke udskiftes i samme grad som traditionelle UV-lamper.

Flash-curing tekniken har været kendt i mere end 20 år, men er først nu ved at finde anvendelse og endnu er både farverne og lamperne dyrere i anskaffelse end tilsvarende udstyr til traditionel UV-hærdning. Tekniken anvendes så vidt vides ikke i Danmark endnu, men er indført på enkelte serigrafiske virksomheder i Sverige /18/.

2.1.3 Trykmaterialer

Det fremgår af kapitel 5, at UV-hærdende trykfarver og -lakker har et bredt spektrum af anvendelser inden for grafisk industri. Produkterne bruges til trykning på overflader af papir, karton, plast og metal.

Ved tryk på fiberbaserede materialer som papir, karton og pap opfører farverne sig nogenlunde som traditionelle trykfarver og lakker. Der sker allerede fra trykøjeblikket en delvis indsugning i materialets overflade, og denne indsugning udgør en væsentlig del af vedhæftningsmekanismen. Den ekstremt hurtige hærdning af UV-farver levner dog kun et kort øjeblik til indsugning, hvilket i uheldige tilfælde kan give vedhæftningsproblemer.

Trykning og lakering af ikke-sugende overflader, som f.eks plast- og metaloverflader, medfører altid vedhæftningsproblemer, som nødvendigvis må være løst, for at det trykte produkt kan anvendes til sit formål. Vedhæftning i disse tilfælde er betinget af, at farven eller lakken befugter overfladen perfekt. Den teoretiske betingelse herfor er lidt forenklet sagt, at farvens eller lakkens overfladespænding er lavere end overfladespændingen af substratet.

Generelt ligger solventfarvers overfladespænding på samme niveau som de fleste plastoverfladers, medens vandfarvers overfladespænding ligger ret meget højere. Man må derfor - specielt når det drejer sig om vandfarver - tilpasse de overfladekemiske forhold, så man opnår en tilfredsstillende vedhæftning. Dette er et af de grundlæggende problemer for vandige trykfarver. Afhængigt af deres sammensætning opnår UV-farver og -lakker en overfladespænding, der ligger mellem solventfarver og vandfarver.

Ved trykning på ikke-polære plastoverflader (f.eks. PE, PP og PS) er det nødvendigt at forøge deres overfladespænding ved treating, dvs. ændring af molekylstrukturen i overfladen. Det er mest almindeligt med corona-treating, dvs. elektriske udladninger (gnistbombardament), men på tykvæggede konstruktioner som f.eks. plastspande kan en treating med gasflammer også anvendes.

På mere polære plastoverflader, som f.eks. PVC, kan man normalt opnå vedhæftning med solventfarver uden forudgående treating, men vandfarver og UV-hærdende farver og lakker vil ofte kræve treating.

Tryk på metaloverflader er mere kompliceret. Ofte er metaloverfladen ikke rent metal, men en tynd hinde af oxid eller hydroxid. Ligeledes er overfladen ofte fedtet eller olieret, og det er almindeligt først at behandle metaloverfladen med en primer eller lak.

Generelt kan man sige, at trykning med UV-hærdende farver, kræver en mere effektiv treating af substraterne end trykning med solventfarver, men sjældent så meget treating som før trykning med vandfarver.

Et andet problem i forbindelse med UV-hærdende farvers vedhæftning hænger sammen med, at der ved den ekstremt hurtige hærdning af farverne kan opstå mekaniske spændinger mellem substrat og farvelag, som bevirker at farverne hæfter dårligt.

Et særligt problem kendes fra lakering af offsettrykte produkter. Ved tørring af normale offsetfarver dannes der et ganske tyndt lag mineralolie i trykfarvelagets overflade. Ved lakering med traditionelle solventlakker, fjerner solventerne i lakken dette lag, og der opnås derfor god kontakt mellem trykfarve og lak. Da UV-hærdende lakker ikke indeholder opløsningsmidler, fjerner lakken ikke laget af mineralolie på trykkets overflade, og man risikerer, at det tørre laklag springer af, da det ikke har ordentlig kontakt med den underliggende trykfarve.
 

3 Miljøforhold ved brug af UV-hærdende farver og lakker

De forhold vedrørende miljø, som er særligt interessante i forbindelse med overvejelsen af UV-hærdning som alternativ til andre tørringsprincipper, er

a) Reduktion af VOC-emissionen.
UV-farver indeholder ikke organiske opløsningsmidler i normal forstand. Når de derfor erstatter solventfarver og -lakker, opnås der en regulær reduktion af VOC-emissionen. Antages det - hvilket formodentlig er urealistisk -, at man på alle de i denne rapport beskrevne områder erstatter solventfarver og -lakker med UV-farver og -lakker, vil reduktionen af VOC-emissionen være på ca. 1.100 t/år - eller 73% af den samlede VOC-emission fra grafisk industri i Danmark med udgangspunkt i 1990-tal.

b) Energiforhold.
Der kræves, teoretisk set, mindre energitilførsel til hærdning af UV-farver og lakker end til fordampning af opløsningsmidler i traditionelle solventbaserede farver og lakker. Dette forhold alene kunne tyde på en energibesparelse. I praksis må man dog tage hensyn til tørreaggregaternes virkningsgrad og muligt energiforbrug eller energigevinst ved tilknyttede, sekundære processer, som f.eks. efterbrænding af opløsningsmiddeldampe (se afsnit 3.2).

c) De-inking af tryksager
Tryksager og emballager trykt med UV-farver og -lakker kan i stor udstrækning bortskaffes/genbruges på samme måde som tilsvarende produkter trykt med traditionelle farver. Der er ingen grund til at antage, at UV-farver har større indhold af miljøskadelige stoffer som f.eks. tungmetaller end traditionelle farver. Voksende mængder tryksager på papir med UV-farver og -lakker frygtes dog at ville belaste de nuværende anlæg for de-inking (se afsnit 3.3). Hvor der stilles særlige krav til bortskaffelse og/eller genanvendelse, f.eks. EUs emballagedirektiv, henvises til oplysninger fra farveleverandøren.

d) Migration af restmonomerer
Der er en risiko for, at restmonomerer i UV-farver og lakker kan migrere gennem plastemballage og forurene f.eks. indpakkede fødevarer (se afsnit 3.4). Selvom det ikke er et regulært miljøproblem, men et sundhedsproblem, er det taget med i dette afsnit.

e) Lugt
UV-hærdende farver og lakker har en anden lugt end traditionelle trykfarver og lakker. Dette kan muligvis udgøre en gene for både arbejdere og virksomhedernes omgivelser. Også de trykte produkter kan i visse tilfælde have en ubehagelig lugt (se afsnit 3.5).

I kapitel 9 samles de nævnte overvejelser med henblik på at kunne vurdere fordele og ulemper i forhold til hinanden. En kvantitativ livscyklusanalyse kan ikke præsenteres på baggrund af dette projekt.

3.1 VOC-emission

Som beskrevet flere gange tidligere indeholder traditionelle trykfarver til flexografi, dybtryk og serigrafi og en lang række lakker flygtige organiske opløsningsmidler (VOC). Det væsentligste miljømæssige argument til fordel for UV-hærdende produkter er derfor, at de angiveligt ikke indeholder VOC i normal forstand.

Definitionen af en VOC er ikke klar, men her anvendes et grænsedamptryk på 0,1 kPa ved 20°C. Ligger et stofs damptryk over denne grænse betegnes stoffet som en VOC.

Det er rimeligt at undersøge, om nogle af de reaktive monomere acrylater, der anvendes som fortyndingsmidler i UV-hærdende produkter er så flygtige, at de falder ind under definitionen for VOC.

Det har været umuligt at fremskaffe oplysninger om damptryk for de kendte reaktive monomerer som f.eks.TMPTA og HDDA, men damptryk af acrylsyre og simple acrylater kan findes i tabelværker /20/. Her er f.eks. fundet følgende damptryk:

De to førstnævnte stoffer anvendes ikke i UV-farver og -lakker.

Det må heraf rent logisk kunne sluttes, at damptryk for de større acrylat molekyler, som er relevante som reaktive monomerer i UV-hærdende produkter, er så lave, at de falder uden for definitionen for VOC (se skema 2.2). Noget bevis er der dog ikke tale om.

Til sammenligning er damptrykket for almindelige opløsningsmidler i solventbaserede farver og lakker inden for flexografi f. eks:

altså 100-500 gange større end 2-EHA.

En af de mulige bestanddele af UV-farver med lille molekyle, n-vinylpyrrolidon, NVP, har ligesom ovennævnte n-butylacrylat et kogepunkt på 148°C og formodentlig et nogenlunde sammenligneligt damptryk. NVP vil derfor formodentlig falde ind under definitionen for VOC. Da NVP er mistænkt for at være kræftfremkaldende, er det et af de produkter, der efter trykfarveleverandørernes oplysninger er udgået af recepterne. Hvis man alligevel støder på farver og lakker der indeholder NVP, bør de således af flere årsager undgås. Damptryk af andre reaktive fortyndere er så lavt, at det ikke har kunnet måles /21/.

3.2 Energiforhold

Energiforbruget ved UV-hærdning af trykfarver er som udgangspunkt relativt stort. Det samlede energiforbrug ved de forskellige anvendelser afhænger af antallet af lamper, deres intensitet og trykhastigheden.

Den enkelte UV-lampe består af et rør af varierende længder. Ved etikettrykning kræves et almindelig rør på ca. 2,5 kW, hvilket betyder at en trykmaskine med 6 værker, hvor der typisk sidder to lamper i forbindelse med hvert værk, har et energiforbrug på 30 kW alene til lamperne - og kun 20-30 % af denne energi resulterer i de aktive stråler i hærdeprocessen. Ved bredbane flexografi, hvor både trykhastigheden og banebredden er større, kan effektkravet, som ligge helt op til 240 kW pr. trykmaskine.

Det er et spørgsmål, om UV teknologien virkelig er en renere teknologi, når den er så forholdsvis energikrævende. Svaret er sikkert afhængigt af, hvilken trykmetode, der tales om. En sammenligning mellem UV-farver, vandbaserede farver og solventfarver til bredbane flexografi giver følgende energiregnskab for en typisk 8-farve trykmaskine /15/:

Skema 2.4. Energiregnskab for henholdsvis UV-farver, vandfarver og solventfarver på en stor 8-farve flexomaskine./15/

Ovenstående tal virker lidt tilfældige, og man kunne ønske, at der blev foretaget mere tilbundsgående undersøgelser af energiforholdene. Tallene afslører ingen umiddelbar forskel i energiforbrug mellem de tre nævnte principper, dog formodes værdierne at variere en hel del afhængigt af f.eks. krav til rensning af luft fra solventfarver og vandfarver.

Rent økonomisk udgør energiomkostningerne kun et par % af de samlede produktionsomkostninger, og energiforbruget er derfor, set fra dette synspunkt, ret uinteressant. Rentabiliteten skal ses i en større sammenhæng, for nok er lamperne dyre og energikrævende, men der kan eventuelt produceres hurtigere og man sparer tid til afvaskninger. Erfaringer fra danske virksomheder inden for etiket-, lakerings- og bliktryksektoren har vist, at produktionssikkerheden ved UV-teknologi er større end ved brug af solventfarver og -lakker, og at kassation på grund af afsmitning og lignende ikke længere forekommer. Derudover har UV-teknologien for de besøgte virksomheder betydet et plus til arbejdsmiljøet i form af renere luft.

Energiforbruget ved anvendelse af UV-teknologi hænger nøje sammen med lampernes virkningsgrad. En større koncentration af energirige UV-C stråler lige netop på det trykte materiale, og en mindre generering af langbølgede stråler, især synligt lys og IR-stråling, vil kunne medføre et bedre energiregnskab.

Brug af UV-blitz lamper vil eventuelt kunne give et mindre, samlet energiforbrug, men teknologien er ikke tilstrækkelig afprøvet i praksis. (Se afsnit 3.2)

Ved at fortrænge oxygen fra hærdezonen og i stedet lade hærdningen af UV-farverne og lakkerne foregå i en nitrogenatmosfære mindskes kravet til strålingsintensiteten og dermed også energiforbruget. Det lavere energiforbrug vil samtidig nedsætte behovet for køling ved flexotryk. Denne teknologi er set anvendt ved prøvetrykninger i Tyskland (Se afsnit 7.2).

På baggrund af de fundne oplysninger må man konkludere, at den tilgængelige viden på området er upræcis og utilstrækkelig. Energiforholdene ved hærdning af trykfarver og -lakker bør undersøges nærmere. En sådan undersøgelse vil dog være for omfattende til at dækkes af dette projekt.

3.3 De-inking af tryksager

UV-teknologien anvendes som tidligere nævnt inden for flere områder af den grafiske branche. I dag trykkes således etiketter, plastemballager som spande og bægre samt metaldåser med UV. Det område, hvor UV-teknologien sandsynligvis vil vinde frem, er inden for flexotryk til trykning på flexible emballager. Ingen af disse anvendelsesområder har relevans for de-inking i papirindustrien.

Den anvendelse af UV teknologien, der skal fokuseres på, når det drejer sig om de-inking af papir, er anvendelsen af UV-lak på tryksager trykt f.eks. i offset. Disse tryksager, som f.eks. kan være pjecer, tidsskrifter, foldere eller blot omslag til samme, indsamles i nogen grad til genanvendelse, mens formodentlig en anseelig del sammen med andet brændbart affald ender i forbrændingsanlæggets ovn, hvor brandværdien udnyttes til varme.

De-inking processen er en afsværtningsproces, som har til formål at rense genbrugspapiret for farve og lak samt fjerne lim og andre urenheder, således at nyt papir kan fremstilles af fibrene i stedet for at anvende jomfruelige fibre /22/, /23/, /24/.

De-inking af papir kan foretages efter 2 hovedprincipper: vaskning og flotation. De indledes begge med at papiret opslemmes i rigelige mængder vand under mekanisk (og kemisk) påvirkning. Under denne proces frasorteres plast, hæfteklammer og andre større urenheder.

Ved vaskning, som er den fremherskende de-inking proces i USA fortsættes denne gennemskylning af papirmassen, hvorved farvepartiklerne og mange af det oprindelige papirs fyldstoffer udvaskes, mens de rene cellulosefibre opkoncentreres og kan genanvendes til nyt papir. Metoden er meget vandkrævende og ikke tilstrækkelig effektiv til at fjerne UV-lak og til dels -farve, idet dette løsnes i større flager på 50-100 µm, mens vaskning fortrinsvis fjerner partikler på < 10 µm. Grunden til at UV-lak og i mindre grad UV-farve løsnes i større flager end f.eks. offset farve og lak skyldes at disse produkter i hærdeprocessen har dannet et tæt netværk, der er vanskeligt at "få hul på".

Ved flotationsprocessen, som er fremherskende i Europa og Japan, tilsættes papirmassen forskellige kemikalier, der bl.a bevirker en opsvulmning af cellulosefibrene, som derved "afstøder" farven. Papirmassen gennembobles af luft, der ved hjælp af overfladespændingen binder de afstødte farve- og lakpartikler til sig og fører dem til overfladen, hvor de afskummes. Processen er væsentlig mere vandbesparende end vaskeprocessen og lader samtidig en del af papirets fyldstoffer tilbage i papirmassen. Processen kan gentages et passende antal gange i efterfølgende flotationskar for at opnå et tilfredsstillende resultat.

Flotationsprocessen fjerner partikler på 2-100 µm, selvom nye undersøgelser antyder større effektivitet. UV-flagerne på 50-100 µm burde således kunne fjernes ved flotationsprocessen, men praksis viser, at flagerne er meget vanskelige at få trukket ud af papirmassen.

For at fjerne UV-flagerne fra papirmassen har man eksperimenteret med centrifugering, en forøgelse af papirmassens pH-værdi samt en forøgelse af procestiden men uden resultat. Tilsætning af natriumhydroxyd reducerer derimod partikelstørrelsen, men ødelægger samtidig celluloseefibrene, og kan derfor ikke anbefales.

Knusning eller varmepåvirkning af UV-flagerne efterfulgt af en vaskning og/eller blegning af papirmassen kan benyttes for at opnå en tilstrækkelig hvidhed i papiret.

Der foregår et betydeligt samarbejde mellem farveleverandører og genbrugspapirindustrien. Således kan der allerede i UV-lakkens tilblivelsesproces tænkes på at lette den senere recirkulation. Der introduceres UV-lakker på markedet med en større sensibilitet til natriumhydroxyd, hvilket betyder, at de lettere kan glide ind i den eksisterende recirkulation uden at give problemer med flager i papiret.

Alt returpapir kan genanvendes til f.eks papemballage. Problemet er at fremstille højkvalitetsprodukter af genbrugspapir, hvilket vil sige papirkvaliteter, der kan måle sig med de kvaliteter, der er lavet af jomfrueligt papir.

Returmateriale indeholder i dag en så tilpas lille procentdel af papir med UV-hærdende farve og lak, at papirfabrikkerne endnu kan klare at levere en tilfredsstillende kvalitet af genbrugspapir. Men med et stigende forbrug af UV-produkter forudser man, at nye de-inking metoder må udvikles eller som ovenfor nævnt, at farverne og lakkerne "forberedes" til recirkulering, hvis ikke vanskeligt de-inkbare produkter skal holdes ude af returpapirstrømmen.

Man skal ikke forkleine de problemer genbrugsindustrien har med de-inking af genbrugspapir men tænke på, at UV-teknologiens hovedanvendelse, som beskrevet i indledningen, ligger andre steder end trykning på papir, og dermed på områder, der ikke vedrører papirgenbrug.

3.4 Migration af restmonomerer

UV-hærdende trykfarve/lak hærder ved polymerisation, hvorved acrylaterne bindes sammen i store molekylnetværk. Hærdningen tilstræbes at blive fuldstændig, således at samtlige "aktive grupper" både i præpolymererne og i monomererne bindes. Forløber polymerisationen ikke helt til ende, eller kan to aktive grupper ikke "nå" hinanden, vil der i den hærdede farve/lak findes restmonomerer. Disse restmonomerer kan senere være årsag til kontaktallergi ved berøring, eller de kan trænge fra farve/laklaget ind i det omgivende stof - altså migrere. Migration er særlig vigtig at beskæftige sig med, når det drejer sig om emballering af levnedsmidler.

Man skelner mellem global migration og specifik migration, hvor global migration er den totale migration af samtlige stoffer f.eks. fra emballage til det emballerede, mens specifik migration er migration af et enkelt kemisk stof.

Migration forekommer overalt hvor to stoffer har kontakt med hinanden, men vil være specielt udpræget, hvor det emballerede indeholder stoffer, der er kemisk aktive i forhold til emballagen eller omvendt. Foruden stoffernes kemiske sammensætning afhænger migration af koncentrationen af det migrerende stof og dets molekylstørrelse, af emballagens beskaffenhed (tykkelse og materiale) samt af tid og temperatur /25/, /26/.

Plastemballager er et relativt velundersøgt område, idet også restmonomerer i plasten, farvestoffer/pigmenter og forskellige tilsætningsstoffer kan migrere til det emballerede produkt bestemt af ovenstående parametre.

Der er en almindelig udbredt frygt for, at acrylater, der kan forekomme som restmonomerer i trykfarvelaget på levnedsmiddelemballager, udgør en potentiel risiko for kontaminering af levnedsmidlerne, og denne frygt udgør p.t. en alvorlig hindring for udbredelsen af UV-baserede farver og lakker til flexibel levnedsmiddelemballage. Emballageleverandørerne vil i givet fald kunne drages til ansvar for forurening af levnedsmidlerne. Migration fra UV-farver/lakker er specielt aktuel, når det trykte materiale kommer i direkte kontakt med fødevarer. UV-produkter er derfor p.t. ikke godkendt i EU til direkte fødevarekontakt. For eksempel må indersiden af dåser endnu ikke lakeres med UV-lak.

Selvom direkte kontakt mellem UV-farve og levnedsmiddel forsøges undgået, kan der optræde en "indirekte-direkte" migration, f.eks. hvor nytrykte bægre og spande stables, eller hvor materiale rulles op. Her kan dårligt hærdet farve fra ydersiden af en emballage smitte af på indersiden af en anden emballage. Men også hvor direkte kontakt mellem UV-farve og levnedsmiddel ikke er til stede, er der risiko for, at restmonomerer kan vandre igennem emballagematerialerne ved diffusion.

For at minimere migration i fødevareremballager, så direkte fødevarekontakt og dermed direkte migration er udelukket, er det muligt at anvende laminerede materialer, hvor UV-farven ligger indkapslet mellem to plastfolier. (Sandwichtryk, se afsnit 6.3.3). Vælges plastfilm, som giver minimal diffusion af acrylatmonomerer minimeres samtidig den indirekte migration.

Den bedste måde at minimere migration på er at sikre, at farve/laklaget på emballagen er gennemhærdet, således at der ikke findes restmonomerer, der kan migrere. Dette er i praksis umuligt, og derfor ville det være ønskeligt at kunne måle gennemhærdningsgraden for et tryk for dermed få et indirekte udtryk for restmonomerindholdet i farvelaget. Helst skulle dette kunne foretages i trykkeriet i forbindelse med trykprocessen, således at hærdningsprocessen her kan gøres så fuldstændig som mulig og risikoen for migration herved begrænses.

Samtidig ville det være ønskeligt at få udfærdiget retningslinier - gerne internationale retningslinier - for det højst tilladte restmonomerindhold i det færdigtrykte materiale, således at målingerne kan relatere sig til fastlagte normer.

Det bør dog bemærkes, at et stort restmonomerindhold ikke nødvendigvis er et udtryk for stor migrationsrisiko, idet restmonomerer kan ligge indkapslet i polymernetværket, således at migrationsrisikoen er kraftigt reduceret.

Der findes allerede flere mere eller mindre let tilgængelige metoder til at måle eller vurdere hærdningsgraden i et tryk.

En metode er IMS-testen (Ion-mobilitets-spektrometri) hvor man v.h.a. ionisering i et elektrisk felt får et udtryk for restfotoiniatorindholdet og dermed indirekte restmonomerindholdet i den hærdede farve. Testen er dog ikke egnet til at foretage i forbindelse med trykprocessen i trykkeriet.

En anden, men langt mindre præcis metode til at vurdere restmonomerindholdet i et farvelag, er Acetone testen, hvor en given mængde acetone i et givet tidsrum påvirker det hærdede tryk. Herefter foretages en subjektiv vurdering af, om trykket er gennemhærdet, idet kun ikke-bundne monomerer kan opløses af acetonen og "tvære trykket ud".

Ingen af disse tests anvendes til daglig i virksomhederne i forbindelse med UV-trykning. I stedet har hvert trykkeri tilsyneladende udviklet egne tommelfingertests, der kontrollerer om trykkene er gennemhærdet. Eksempler på disse tests kan være:

Tape-testen, hvor tapen påføres det færdighærdede produkt. Hvis der afrives farve, når tapen rives af, er farven ikke hærdet godt nok. Testen foretages med passende mellemrum løbende gennem produktionen.

Gnide og kradse tests foretages ofte flere steder i produktionsforløbet, både på de nyhærdede tryk ved evt. efterbehandling og pakning. Gnidetest foretages ved at folde trykket farvelag mod farvelag, eller tage to emner og gnide farvelagene kraftigt mod hinanden for at konstatere, om der er afsmitning. Kradsninger foretages med neglen (kan være problematisk) eller med en passende hård genstand.

Afvaskning af farve med opløsningsmidler (f. eks. ethylacetat) er inden for visse produkttyper en meget anvendt test. Sker der en opløsning af farven, eller en efterfølgende afsmitning, er farvelaget ikke gennemhærdet.

Det faktum, at risikoen for migration foreligger, bør ikke mindske branchens interesse for UV-flexo trykning, men tværtimod skærpe interessen og indsatsen for at udvikle og forbedre teknologien. Dette kan bl.a. gøres ved at udvikle nye farvetyper, f.eks. kationiske farver eller farver med mindre indhold af monomerer, mere effektive lampesystemer, nye folier og laminater, som reducerer eller eventuelt helt forhindrer migration og let anvendelige metoder til måling af gennemhærdningen i tryk.

UV-trykteknikken har i sit relativt korte livsforløb gennemgået en rivende udvikling, og der har hidtil været stor interesse for forskning og udvikling på dette område. Problemerne omkring migration til levnedsmidler har ikke været genstand for samme opmærksomhed, og her ville det være relevant at foretage undersøgelser idet både forøget viden, erfaring og oplysning vil kunne mindske den udbredte tvivl og tilbageholdenhed, der præger området i dag.

3.5 Lugt

Ofte opfattes ubehagelig lugt som et signal på farlige stoffer eller dampe. Dette behøver dog ikke altid at være tilfældet. Her omtales nogle kendte lugtgener i forbindelse med brugen af UV-hærdende farver og -lakker og deres mulige årsager. UV-trykfarver og lakker har en markant og anderledes lugt end traditionelle trykfarver og lakker, hvilket beror på deres indhold af acrylater og fotoinitiatorer. Lugten er vanskelig at beskrive, men omtales oftest som fad, "kunstig" eller jordagtig. Ikke alle acrylater og fotoinitiatorer lugter ens.

Valget af råvarer til og selve fremstillingsprocessen for UV-farver og -lakker har indflydelse på lugten, idet "billige" fotoinitiatorer, der ikke er renset effektivt nok for urenheder, kan forårsage lugtgener, når produkterne anvendes.

Foruden UV-trykfarverne og lakkernes egen lugt kan der ved anvendelsen forekomme lugtgener, hvis opståen kan være vanskelig at stadfæste. Disse lugtgener vil ofte stamme fra en kemisk reaktion mellem et stof i UV-farven og et stof i det materiale, der trykkes på, f.eks. kan UV-trykfarve reagere med additiver i plast. Endelig kan UV-lamperne være en indirekte årsag til lugtgenen, hvis varmen herfra forårsager overophedning af valserne, plastmaterialet eller andre komponenter i trykprocessen, så fordampning eller kemiske processer initieres.

Erfaringerne fra de virksomheder, der anvender UV-farve, er, at man ikke anser lugt som et problem. Man skal blot vænne sig til, at farverne lugter anderledes end solvent- eller vandfarver. Derimod kan det være vanskeligt at få tryksagskunder til at acceptere den "anderledes" lugt, og reklamationer herover kan i værste tilfælde betyde kassation og omtrykning af oplaget.

Det er normalt, at levnedsmiddelemballager skal være lugtfri eller i det mindste meget lugtsvage. Man anvender derfor specielle lugtsvage trykfarver, og sørger for god gennemtørring af solventfarver. Det vil også være nødvendigt, at der til levnedsmiddelemballager vælges lugtsvage UV-hærdende produkter, som må fremstilles af særligt udvalgte og rene råvarer.

Det hører absolut til sjældenhederne, at lugtgenerne ved anvendelse af UV-hærdende teknologi har et omfang, så naboer til trykkerier bliver generet. En enkelt virksomhed eller to har modtaget klager fra omkringboende.
 

4 Arbejdsmiljøforhold ved brug af UV-hærdende farver og lakker

Hvis man vil foretage en saglig vurdering af UV-farvers og -lakkers fremtidige anvendelighed, er det vigtigt ikke kun at tage hensyn til tekniske, miljømæssige og økonomiske forhold, men at man i lige så høj grad noterer sig konsekvenserne for arbejdsmiljøet og lader disse betragtninger indgå i den videre udvikling af teknikken.

De forhold vedrørende arbejdsmiljø, der er særligt interessante i denne sammenhæng er:

a) Reduktion af arbejdsmiljøbelastningen fra opløsningsmiddeldampe.
Af samme årsag, som nævnt i kapitel 3 (punkt a) opnås en væsentlig reduktion i tilstedeværelse af opløsningsmidler i arbejdsmiljøet, evt. et arbejdsmiljø helt fri for opløsningsmidler.

b) Risiko for hudskader.
Bindemidler, reaktive fortyndere og fotoinitiatorer i UV-hærdende produkter udgør en potentiel risiko for hudirritation og hudallergi hos de personer, der er beskæftiget med de uhærdede produkter (se afsnit 4.2).

c) Ozondannelse.
Ved bestråling af ilt med den kraftige, kortbølgede UV-stråling, som bruges til hærdning af farver og lakker, dannes den giftige og miljøskadelige luftart ozon. Ozonproduktionen i lamperne er dog meget lille, og de lamper, der normalt anvendes, er indkapslede eller ventilerede, så ozon-emissionen til arbejdsmiljøet er minimal (se afsnit 2.1.2).

d) UV-strålingsskader.
UV-stråling fra lamperne og reflekserne derfra kan give hud- og øjenskader. Afskærmning er påkrævet.

e) Farvestøvning.
Trykfarverne kan på hurtigtgående roterende valser på trykmaskinen i lighed med alle andre farver danne aerosoler (farvestøvning), som kan give problemer ved indånding.

4.1 Reduktion af arbejdsmiljøbelastningen fra opløsningsmiddeldampe

UV-farver og -lakker indeholder, som tidligere beskrevet, ikke flygtige solventer og giver derfor ikke anledning til de skadelige dampe i arbejdsmiljøet, som de traditionelle farver til flexografi, dybtryk og serigrafi gør. Fordelene for arbejdsmiljøet er i denne sammenhæng åbenlyse, idet netop skader på nervesystemet - herunder hjerneskader - opfattes som et centralt arbejdsmiljøproblem i disse dele af den grafiske branche.

Anvendes organiske opløsningsmidler til afvask af trykmaskinerne tilføres arbejdsmiljøet ad denne vej opløsningsmiddeldampe, dog i langt mindre målestok end ved anvendelse af solventfarver. (Se afsnit 2.1.1).

Når farver og lakker er fri for flygtige organiske opløsningsmidler, som tilfældet er for UV-farver, er der også væsentlige fordele, når det gælder brand- og eksplosionsfare. Udover en mindre risiko for de ansatte og for produktionsapparatet, medfører det også økonomiske fordele i form af reducerede brandforsikringspræmier og bortfald af investeringer i automatiske slukningsanlæg, alarmanlæg og særlig udførelse af installationer og bygninger.

4.2 Risiko for hudskader

Det største arbejdsmiljømæssige problem ved brug af UV-hærdende farver og lakker skønnes at være hudgener. Der er imidlertid langt fra enighed herom. En række leverandører af UV-hærdende trykfarver og lakker udtrykker - både mundtligt og skiftligt - tillid til, at deres farver ved korrekt håndtering ikke er hudirriterende eller allergifremkaldende. Virksomheder der i årevis har anvendt UV-hærdende trykfarver og -lakker, har indført rutiner og benytter personlige værnemidler og nærer ingen frygt for, at produkterne ved korrekt håndtering medfører skader.

Det skal bemærkes, at produkter, der indeholder reaktive acrylater, skal mærkes med Xi (lokalirriterende), og at alle produkter, som i forbindelse med dette projektarbejde er fundet på det danske marked, er korrekt-mærket.

Det grafiske branchesikkerhedsråd, BSR3, har i flere år været opmærksom på risikoen for hudgener, og påpeger disse i en vejledning udsendt i 1990 samt en handskevejledning udsendt i 1997 med opfølgning i 1998. BSR3 har ligeledes taget initiativ til etablering af et uddannelsesforløb for arbejde med UV produkter.

Der eksisterer en særlig bekendtgørelse om arbejde med epoxyprodukter. Nogle af de specielle epoxyacrylater i kationiske UV-farver falder muligvis ind under denne bekendtgørelse. Det er vigtigt at være opmærksom på at bekendtgørelsen eksisterer, og at stofferne bør vurderes i forhold til den.

En undersøgelse for Arbejdsmiljøfondet publiceret i 1995 bekræfter, at UV-hærdende trykfarver og lakker indeholder acrylater, methacrylater og fotoinitiatorer, der er hudirriterende og sensibiliserende (allergifremkaldende). Undersøgelsen er baseret på data fra 1993 /8/.

Undersøgelsen viser bl.a., at der i Arbejdstilsynets Arbejdsskaderegister for anmeldte hudlidelser i den grafiske branche efter UV-produkteksponering i perioden 1984-1994 er registreret 10 anmeldelser. Det reelle antal hudlidelser som følge af kontakt med UV-produkter skønnes dog at være større. (Se kap. 9)

Produkters primære hudirriterende effekt kan bestemmes ved en såkaldt Draize-test, hvor stoffernes irritative egenskaber testes på kaninhud (Draize, 1944). Alt afhængig af hvilke forandringer teststoffet frembringer på kaninhud med og uden hår (hævelse, ødem, sår) aflæst efter 24 og 72 timer, gives teststoffet et tal for evne til at frembringe irritation. Irritationsindexet fortolkes således:

Det bemærkes, at et stof ved denne test ikke kan karakteriseres som ikke-irriterende.

Flere lignende testmetoder med stoffers allergifremkaldende egenskaber udført på dyr er beskrevet i litteraturen, bl.a. GPMT. Her indexeres i 5 klasser, der angiver hvor mange % forsøgsdyr, der er sensibiliseret i forhold til en kontrolgruppe /8/.

Omland og Libak /8/ har på baggrund af omfattende analyser af medicinske forsøg og opgørelser over internationale registreringer af hudskader sluttet, at der er en reel og ikke lille risiko for at blive sensibiliseret og få allergisk kontakteksem ved erhvervsmæssig udsættelse for UV-produkter, men de aktuelle arbejdsforhold er af afgørende betydning. Fotoinitiatorer og inhibitorer synes ikke at udgøre noget væsentligt problem, men derimod de reaktive acrylater, specielt de reaktive fortyndere. Når det specielt drejer sig om forholdene i den grafiske branche, vurderer Omland og Libak dem på følgende måde: "Samlet er der grund til at antage, at der i den grafiske branche i dag er en potentiel risiko for at blive sensibiliseret ved praktisk arbejde med UV-produkter, om end den må bedømmes som lav".

Også i udlandet har man været meget opmærksom på UV-produkters hudirriterende virkninger. Den engelske sammenslutning af trykfarvefabrikanter "Society of British Printing Ink Manufacturers" (SBPIM) har udgivet en liste over stoffer, som ikke bør forefindes i trykfarver. (SBPIM general exclusion list). Denne omfatter en særlig liste udarbejdet i samarbejde med "The Printing Industry Advisory Committee" (PIAC), og omfatter 17 acrylater med primært hudirritationsindex PII større end 3,4 eller anerkendt som sensibiliserende (allergifremkaldende). Flere af de nævnte acrylater blev dog fundet i farver og lakker på det danske marked ved den tidligere nævnte undersøgelse fra 1993. Det påstås af kilder i trykfarveindustrien, at man både i England og udenfor i begrænset omfang anvender komponenter fra SBPIM-listen, og disse stoffer findes ligeledes i et katalog fra en af de største producenter af reaktive acrylater. Anvendelsen af de skadelige komponenter er begrundet i markante tekniske fordele, f.eks. god vedhæftningsevne under vanskelige forhold.

De 17 acrylater er følgende.
Acrylater af glycidylestre af C_9-11-carboxylsyrer
Butandiol diacrylat (BDDA)
1,3-Butylenglycoldiacrylat
Butylglycidylether acrylat
Diethylenglycoldiacrylat (DEGDA)
Dicyclopentenyl acrylat
2-Ethylhexylacrylat (2-EHA)
1,6-Hexandioldiacrylat (HDDA)
2-Hydroxyethylacrylat (2-HEA)
2-Hydroxylpropylacrylat (2-HPA)
Methylcarbamylethyl acrylat
Blanding af pentaerythritol tri- og tetraacrylater (PETA-3/PETA-4)
Neopentylglycoldiacrylat (NPGDA)
Phenoxyethylacrylat (Phenylcellosolve acrylat)
Phenylglycidylether acrylat
Tetraethylenglycoldiacrylat (TEGDA)
Trimethylolpropantriacrylat (TMPTA)

Også blandt fotoinitiatorene er der stoffer, som er mistænkt for at fremkalde hudgener /44/, specielt:
Amylmethylaminobenzoat
Benzophenon
Diethoxyacetophenon
Phenotizin
Michler's keton (findes også på SBPIM- exclusion list)

Det er ikke almindeligt, at trykfarveleverandører oplyser navne på de enkelte komponenter i farverne, idet denne sammensætning betragtes som en fabrikshemmelighed. Set fra et forbrugersynspunkt ville det dog være af stor værdi med oplysning om indhold, specielt om de mest agressive acrylater og fotoinitiatorer. Indtil sådanne oplysninger deklareres på produkterne, er det nødvendigt at anvende handsker egnede til at holde selv de mest agressive stoffer ude. Hvis man alligevel udsættes for hudkontakt med farverne, skal man straks vaske huden med flydende sæbe og vand. Se iøvrigt gældende branchevejledning for arbejde med UV-farver og afsnit 4.6 i denne rapport.

For valg af egnede handsker henvises til afsnittet om handsker (se afsnit 4.7)

4.3 Ozondannelse

I afsnittet om lamper er det beskrevet, at ozonudslippet fra lamperne under drift er minimal. Dansk Teknologisk Institut har undersøgt ozondannelse ved anvendelse UV-teknologi inden for træ- og møbelindustrien og har fundet, hvad der kaldes en beskeden emission uden betydning for det ydre miljø, idet lampehuset er næsten lukket, og kun en minimal udveksling mellem ilt og ozon finder sted. Gennemsnitskoncentrationen i afkastluften var 0,5 mg/m³ (0,25 ppm). Undersøgelsen omfatter ikke målinger i arbejdsmiljøet /27/.

Ved besøg i trykkerier, der anvender UV-teknologi, er der ikke konstateret lugt af ozon. Lugtgrænsen er ca. 0,01 ppm. Arbejdstilsynets grænseværdi er 0,1 ppm (= 0,2 mg/m³).

4.4 UV-strålingsskader

Lamperne skal installeres i et lampehus, således at der ikke er mulighed for at se direkte ind i lyset, ej heller blive generet af reflekser herfra. Disse lampehuse kan leveres til de forskellige lampetyper eller udvikles af virksomheden selv, hvis de skal tilpasses en bestemt maskintype eller et bestemt produktionssted.

4.5 Farvestøvning

Farvestøvning eller aerosoldannelse fra de roterende trykværker afhænger dels af hastigheden, hvormed maskinen kører, dels af farvens konsistens. Alt efter problemernes omfang kan der anvendes en afskærmning af de enkelte værker, udsug i form af punktudsug eller emhætte over værkerne og åndedrætsværn eller ansigtsmaske.

4.6 Praktiske forholdsregler

Trykkerier for plastbægre og spande, etikettrykkerier, serigrafiske trykkerier, bliktrykkerier og papirlakkererier er blevet besøgt. Det overordnede indtryk er, at man tager nogle få og faste forholdsregler og ellers er helt trygge ved at arbejde med UV-farver. Et gennemgående træk er også, at der er respekt for både UV-strålingens farlighed og farvernes indhold af mere eller mindre hudirriterende stoffer, men hvis forholdsreglerne følges, er der tilsyneladende ingen problemer ved at arbejde med UV-farver og lakker. Ens for virksomhederne er, at de efter at have prøvet at arbejde med UV-farver under ingen omstændigheder vil tilbage til de solvent baserede farver, men tværtimod inddrager flere og flere maskiner til UV-trykning.

Følgende sikkerhedsmæssige forholdsregler bør tages ved arbejde med UV-hærdende farver og lakker:

	Læs brugsanvisningen og følg dens sikkerhedsanvisninger.
	Undgå - om muligt - produkter, der indeholder de i afsnit 4.2. nævnte komponenter.
	Brug anbefalede handsker, når der er risiko for hudkontakt med farver og lakker (se afsnit 4.7).
	Brug ansigtsskærm, hvis der er risiko for stænk.
	Tag ringe og armbåndsur af inden arbejdet.
	Smør beskyttelsescreme på udsat hud.
	Undgå stråling og reflekser fra UV-lamper.
	Brug åndedrætsværn og egnede handsker, hvis der vaskes af med flygtige organiske opløsningsmidler.
	Hvis der spildes eller stænkes UV-produkter på huden, skal det straks vaskes af med flydende sæbe og vand.
	Rent arbejdstøj bør altid forefindes.
	Hvis der spildes UV-produkter på arbejdstøj eller sko, skal det straks vaskes af med vand og sæbe, ved større mængder, bør der skiftes arbejdstøj, og der bør tages brusebad. Forurenet arbejdstøj bør vaskes separat.
	Ved optørring af større mængde spildt UV-farve eller lak skal der bruges handsker, ansigtsskærm og evt. friskluftsmaske. Klude, savsmuld og farverester skal behandles som farligt affald.
	Før toiletbesøg og spisepauser, samt når arbejdet er færdigt, skal man vaske hænderne grundigt med flydende sæbe og vand.
	Øjenskylleapparat skal benyttes straks og i mindst 15 minutter, hvis man får UV-farve i øjnene.
	Hvis der efter kontakt med UV-farver er irritation i øjnene eller på huden, skal man søge læge.
	Hvis der er nogen fare for dannelse af farvestøv, skal der installeres effektiv ventilation.
	Dåser og spande med farver og lakker skal opbevares forsvarligt og må ikke udsættes for højere temperaturer end normalt i produktionslokaler.

Ved håndtering af tryksager i forbindelse med færdiggørelse, pakning, distribution og brug vil der normalt ikke være grund til at nære frygt for allergi eller hudirritation ved berøring med de tørre farver. Kun i forbindelse med, at UV-lamper har været "nedslidt" eller ved uheld helt ude af funktion, kan man risikere hudkontakt med farver med så stort restmonomerindhold, at der kan optræde hudskader. Der er naturligvis altid grund til opmærksomhed, så produkter med ikke-hærdet farve eller lak opdages i tide.

4.7 Handsker

Handsker skal beskytte huden mod direkte kontakt med farlige stoffer. For UV-farver/lakker er det specielt indholdet af monomere acrylater og fotoinitiatorer, der er kendt for at være allergi- og eksemfremkaldende.

Der savnes et samlet overblik over hvilke handsker, der er tilgængelige på markedet, og en vurdering af hvilke, der kan anbefales ved håndtering af UV-farver/lakker. De tests, der er foretaget af handsker eller handskematerialer, er spredte og er kun foretaget for enkelte af de acrylater, der indgår i UV-farver/lakker. Problemstillingen kompliceres af, at leverandører af farver/lakker ikke opgiver hvilke acrylater, der er anvendt i de enkelte produkter. Det er således vanskeligt at vurdere farligheden af farven/lakken og dermed behovet for beskyttelse.

Efter 1. januar 1997 skal handsker være CE-mærkede og dermed leve op til de standarder, der er gældende på området. For arbejde med acrylater drejer det sig om standarden EN 374, der omhandler modstandsdygtighed mod gennemtrængning af kemikalier, EN 388, der drejer sig om mekanisk modstandsdygtighed og EN 420, der omhandler generelle krav til beskyttelseshandsker.

De materialer, der synes at være mest effektive til at holde acrylater ude, er foruden PE/EVAL/PE (4H materialet), polyvinylalkohol, butylgummi og teflon. Forsøg viser, at disse materialer holder de fleste af de testede acrylater ude i 4-8 timer. Der er dog på det seneste opstået tvivl om PE/EVAL/PE materialets effektivitet. Foruden de nævnte er nitrilgummi, neopren og viton/butyl anvendelige med gennemtrængningstider på fra 15-34 min., alt efter materialets tykkelse.

Man bør være opmærksom på, at de fleste af de acrylater, der er undersøgt for gennemtrængelighed i handskematerialer, er simple acrylater med en mindre molekylvægt, og dermed ofte mindre molekylstørrelse end de acrylater, der forekommer som monomerer og præpolymerer i farve. Ydermere bør man være opmærksom på, hvilken testmetode der er anvendt. I Danmark findes en godkendt testmetode nemlig standarden EN 374, mens flere udenlandske tests er foretaget efter ASTM metoden.

HDDA og TMPTA, som ifølge acrylatleverandørernes liste over UV-produkter er mulige ingredienser i UV-farve, er testet mod butylgummi, nitrilgummi og almindelig gummi. Testen viste, at butylgummi og nitrilgummi kan tilbageholde de 2 acrylater i op til 480 min. (= test stop) og almindelig gummi i henholdsvis 30-60 min. (HDDA) og 360 - 480 min. (TMPTA). Det viste sig endvidere, at acrylaters gennembrudstider påvirkes, alt efter hvilke blandinger de optræder i, idet samme forsøg afslørede, at gennembrudstiden for HDDA i blanding med EHA ændres alt efter blandingsforholdet. Ændringen var dog her kun over for almindelig gummi, og kun hvor mængden af EHA var stor (75%) i forhold til mængden af HDDA.

Skema 2.4. Testresultater for migration gennem handskematerialrer /28/.
ND: Ingen gennemtrængen konstateret i testperioden (480 min).
BDT: Det pågældende stof gennembrød handskematerialet inden for det angivne tidsinterval.

De stoffer, der i første omgang er problematiske med hensyn til gennemtrængelighed af handsker, er monomererne i farven. Monomerer anvendes som fortyndingsmiddel og tilsættes farven i større eller mindre mængder alt efter den viskositet, der ønskes.

Ser man på acrylatleverandørernes lister over hvilke ingredienser der indgår i UV-farver opgives bl.a. HDDA, DPGDA, TPGDA, TTEGDA, TMPTA, PETIA og HEMA som monomerer i farver. Dette er således et godt udgangspunkt for evt. kommende gennemtrængelighedstests, som så vidt muligt bør udføres med acrylatblandinger og ikke som mange hidtidige tests på enkeltacrylater.

Valg af handsker

Ved valg af handsker skal virksomheden først og fremmest gøre sig klart, hvad behovet er for hudbeskyttelse og købe handsker derefter. Anvendes handsker i perioder af 15 min. nogle gange om dagen, er der ikke nødvendigt at købe dyre handsker, der kan tilbageholde acrylater i 8 timer. Hellere billigere, men tilstrækkeligt egnede handsker, der er afstemt efter behovet, og som skiftes hver gang, de har været brugt. Man bør endvidere tænke på, at handsken skal være arbejdsvenlig, hvilket vil sige til mindst mulig gene i arbejdsprocessen. Den skal være egnet til håndtering af bl.a. de afvaskningsmidler, der anvendes også i kombination med acrylaterne. Desuden bør man så vidt muligt undgå PVC og lignende materialer, der belaster miljøet ved bortskaffelse.

Erfaringer fra virksomheder, der arbejder med UV-farver, viser, at man her vælger at minimere kontakten med farverne, således at arbejdsvenlige handsker kan anvendes, når det skønnes nødvendigt. Der gives udtryk for det ønskelige i at have handsker til rådighed, som med sikkerhed kan holde acrylaterne ude i det forholdsvis korte tidsrum, hvor man er i kontakt med farven, 10-15 min. Herefter er det bedst at smide de brugte handsker ud og tage rene næste gang.

Foruden pasformen skal der tages hensyn til handskernes pris. Dyre handsker vil ikke blive indkøbt i længden, eller de vil blive brugt flere gange med fare for at "forurene" indersiden ved gentagne af- og påtagninger /29/.
 

5 Nuværende anvendelse af UV-hærdende farver og lakker

5.1 Selvklæbende etiketter

Man skelner mellem limsmørings-etiketter og selvklæbende etiketter. Førstnævnte trykkes typisk på papir i arkoffset. Selvklæbende etiketter produceres primært på specialmaskiner på ca. 100 trykkerier i Danmark. Det er her UV-farver er relevante.

Materialet til selvklæbende etikketer består i princippet af tre lag. Øverst et overfladelag af papir, plast, aluminiumsfolie eller en kombinationen af disse. Dernæst et lag klæbestof af varierende sammensætning afhængigt af etiketternes anvendelse, og endeligt et bagsidemateriale eller bærelag, der får etiketterne til at hænge sammen i ruller eller ark.

Produktionen på trykkerierne foregår på specialmaskiner ved trykning i flexografi, bogtryk, serigrafi eller offset - til tider flere forskellige trykmetoder i kombination /30/. Trykmaskinerne består af mange trykværker, hvor materialet får påført 6-8 farvet tryk. Udstansning af etiketterne foregår på trykmaskinen umiddelbart efter trykningen, så de hos kunderne er lige til at trække af den færdigproducerede rulle og applikere på forskellige emballager eller lignende.

UV-hærdende farver er helt dominerende til trykning af selvklæbende etiketter. Det skyldes kravet om hurtig tørring inden udstansningen. En tørring, som ikke må opvarme materialet i en sådan grad, at klæberen bliver blød. Fordampningstørrende trykfarver kunne anvendes i denne sammenhæng, men man har ønsket at slippe for de gener, der er forbundet med brugen af flygtige organiske opløsningsmidler.

Virksomheder inden for denne branchegren har mangeårig erfaring med brug af UV-hærdende farve. De tekniske fordele er åbenlyse, men der kan opstå problemer ved ubetænksom omgang med farver og lamper. Dette er beskrevet i afsnit om arbejdsmiljø (kapitel 4).

5.2 Serigrafi

Ved serigrafisk trykning produceres plakater, skilte, streamers, displays, T-shirts, gaveartikler, plastflasker, m.m. Der trykkes på papir, karton, pap, PVC og anden plast, tekstiler, glas og metal.

Trykfarverne er normalt fordampningstørrende og baseret på et relativt stort antal forskellige flygtige opløsningsmidler. Til trykning på papir og karton anvendes vandbaserede farver i begrænset omfang. Ved trykningen påføres et farvelag, der er større end det, der påføres ved andre trykmetoder, til tider op til 30 gange større farvelag end i offset.

Nogle serigrafiske trykkerier har specialiseret sig i partiel lakering af tryksager, som er trykt i offset.

UV-hærdende serigrafifarver og -lakker har begrænset udbredelse - 5-10% af forbruget. Her er der både tekniske og miljømæssige argumenter for valget af UV-farver. De tekniske argumenter er de samme som for etikettrykning: Hurtig tørring, stor glans, lille pladskrav til tørreaggregat. De miljømæssige argumenter går først og fremmest på arbejdsmiljøet, som ellers kan være særligt belastende i serigrafi, da effektiv punktudsugning er vanskelig at konstruere, og da der ofte anvendes et anseeligt antal forskellige opløsningsmidler i relativt stor mængde. Vandfortyndbare og vandafvaskelige UV-farver anvendes allerede i serigrafi og spås en god fremtid. Rent miljømæssigt kan UV-farver medvirke effektivt til at nedsætte en virksomheds samlede forbrug og emission af opløsningsmidler.

Når UV-farver ikke har fået en større udbredelse inden for serigrafi, end tilfældet er, skyldes det formodentlig en skepsis hos mange mht UV-farvers hudirriterende effekter. Desuden er det spørgsmålet, hvor rentabelt det er at anvende UV-hærdende farver i serigrafi, hvis der ikke er specielle tekniske argumenter herfor.

5.3 Lakering

Omslag til bøger og hæfter samt mange emballager af karton bliver overfladebehandlet ved hjælp af lak for at forbedre slidstyrke og glanseffekt. Lakeringen kan foregå på selve trykmaskinen i umiddelbar forlængelse af trykningen (in-line) eller på særlige lakeringsmaskiner (off-line) eventuelt i specialvirksomheder (papirlakererier).

De traditionelle laktyper er oliebaserede lakker (in-line offset), vandige emulsionslakker (både in-line offset og off-line) og solventlakker (flexo, dybtryk og off-line). I en periode var 2-komponentlakker udbredt, men de synes efterhånden at være meget lidt brugt.

UV-hærdende lakker har de sidste 15-20 år været på stadig fremmarch inden for dette område, og de ser ud til at være på vej til at udkonkurrere de andre laktyper.Årsagerne hertil er primært tekniske: Der opnås en meget høj glans og beskyttelse, og tørreanlægget kræver kun lidt plads. Der kan være enkelte tekniske problemer med vedhæftning og krakelering af UV-lak, men det synes at være "børnesygdomme" (Se afsnit 2.1.3).

Miljømæssigt og arbejdsmiljømæssigt synes der at være store gevinster for virksomhederne. Krav om mindre emission af VOC'er har hidtil været opfyldt ved hjælp af efterbrændingsanlæg, der har krævet store investeringer og stort energiforbrug, og det har været nødvendigt at installere omfattende ventilationsanlæg for at imødekomme kravene til et godt arbejdsmiljø. Med UV-hærdende lakker er belastningen fra VOC'er bragt til ophør.

Det er inden for denne branchegren erfaringen, at UV-hærdende lakker kræver meget mindre energi end solventbaserede lakker, når både ventilation og efterbrænding af solventdampe tages i betragtning /40/. Det er dog svært at sætte tal på, da så mange forhold spiller ind.

5.4 Plastspande og -bægre

Et mindre antal emballagefirmaer trykker på plastspande (f.eks. til maling), plastbægre (til f.eks. surmælksprodukter) og plastlåg til f.eks. smørbægre.

Trykteknikken kaldes letterset, og den er en højtrykmetode i lighed med flexografi. Dog trykkes der indirekte, idet farven overføres til emnet via en gummidug.

De traditionelle trykfarver er på solventbasis, men efterhånden er UV-hærdende farver dominerende på dette område. Argumentet herfor er primært farvernes hurtige tørring, gode vedhæftning og store resistens mod bl.a. mekaniske påvirkninger.

Virksomhederne og de ansatte anser UV-farverne for at være et miljø- og arbejdsmiljømæssigt fremskridt i forhold til de solventbaserede trykfarver /31/. Man bør dog være opmærksom på, at man ved stabling af bægre med tryk, kan risikere at ikke-hærdet farve fra et bægers yderside smitter af på et andet bægers inderside og dermed senere kan komme i kontakt med indholdet (f.eks. smør).

5.5 Blikdåser og -låg

Tryk på blikplader, som efterfølgende forarbejdes til dåser (f.eks. til småkager og konserves) og låg foregår på specielle bliktrykkerier. Trykmetoden, der kaldes bliktryk, er en modificeret offsetteknik.

Inden trykningen påføres en dækhvid lak (20-30 g/m²) med et indhold på ca. 40% flygtige organiske opløsningsmidler (glycoler). Traditionelle trykfarver indeholder oxidationstørrende og eventuelt også varmehærdende bindemidler, der hærder ved opvarmning til 110-120°C i ca. 10-15 minutter i en varmeovn. Energiforbruget hertil er stort.

UV-hærdende trykfarver til bliktryk har været anvendt i begrænset udstrækning i ca. 20 år, men det ser ud til, at anvendelsen af UV-farver er i vækst, og de udgør i dag ca. 20% af farveforbruget /32/. De traditionelle trykfarver til bliktryk er ikke solventbaserede, og der er derfor ingen VOC-emission herfra. Overgangen fra traditionelle til UV-hærdende bliktrykfarver medfører derfor ikke nogen reduktion af VOC-emission.

Efter trykning påføres klar lak ("sølvlak") og eventuelt også en indvendig lak afhængigt af arten af det produkt, der skal emballeres. De traditionelle lakker er på solventbasis, men emissionen af VOC er begrænset, da efterbrænding af dampene er normalt. UV-hærdende lakker befinder sig endnu på udviklingsstadiet (se afsnit 6.3.2.).

Den mest iøjefaldende tekniske og økonomiske fordel ved brug af UV-farver til bliktryk er, at pladskrævende varmeovne til tørring erstattes af meget mindre UV-tørreanlæg. Dette giver også en mere rationel produktion. Tidligere tryktekniske problemer ser ud til at være overvundet.

5.6 Arkoffset

Det er muligt at trykke med UV-hærdende farver i arkoffset, og der har i perioder været trykkerier, der har gjort dette. Imidlertid er der ingen åbenlyse fordele herved, hverken tekniske eller miljømæssige. De typiske trykopgaver i arkoffset er brochurer, hæfter, bøger, plakater og andre grafiske produkter af papir og karton. De normale trykfarver, der tørrer ved en kombination af indsugning i papiret og efterfølgende oxidation giver et produktionsforløb, som i de fleste tilfælde er ganske rationelt. Da farverne hverken kræver et særligt tørreanlæg eller tilførsel af energi, er der ingen gevinster her. Arkoffsetfarver indeholder heller ikke flygtige opløsningsmidler, men mineralolier med meget lavt damptryk. Der er derfor hverken et arbejdsmiljømæssigt eller miljømæssigt incitament til at ændre farvernes principielle sammensætning.

Det er ikke almindeligt at trykke på ikke-sugende overflader, som f.eks. plast, i arkoffset, men alligevel forekommer det i enkelte virksomheder, der specialiserer sig i fremstilling af f.eks. overheadfolier til undervisningsbrug eller bogomslag af plast. I disse tilfælde er UV-hærdende farver en nærliggende mulighed for hurtig og problemløs tørring.

Trykkerier, der anvender UV-hærdende farve inden for dette område, synes ikke umiddelbart at have særlige miljømæssige eller arbejdsmiljømæssige problemer.

5.7 Rotationsoffset

UV-hærdende offsetfarver anvendes inden for rotationstrykning af pengesedler, specielle formularer, etiketter, ordreposer (f.eks. til fotoarbejde) og til kartoner for visse drikkevarer. Teknologien fungerer ganske tilfredsstillende. Når det drejer sig om kartoner til drikkevarer, udtrykkes ikke frygt for forurening af drikkevarerne med restmonomerer.

Hidtil har trykning af flexible emballager været en sag for flexografi og dybtryk. Imidlertid er der inden for de sidste år været gennemført prøvetrykning af flexible emballager i rotationsoffset med UV-hærdende offsetfarver. En hollandsk maskinproducent markedsfører en mindre maskine til formålet /33/, og en hollandsk virksomhed benytter teknikken til trykning i smal bane (485 mm) med 6 farver /34/. Der er vide perspektiver i denne teknologi, som vil blive omtalt i afsnit. 6.3.4.
 

6 Perspektiver for udbredelsen af UV-hærdende farver og lakker i grafisk produktion

6.1 Generelt

Udfra både rent teknisk/økonomiske og miljømæssige overvejelser må man forvente en stadigt voksende udbredelse af UV-hærdende trykfarver og lakker inden for den grafiske branche. Væksten vil kunne ske på to områder:

	voksende anvendelse af UV-hærdning inden for de allerede kendte og afprøvede områder.
	udbredelse af UV-hærdning til områder, hvor man (her i landet) ikke tidligere har gjort brug af dette farvetørringsprip.

6.2 Kendte områder

Hvis der kan fremlægges overbevisende materiale, som bekræfter at UV-farver og -lakker ikke udgør nogen reel risiko for hudirritation, og hvis investering i UV-lamper og tilbehør kan retfærdiggøres ud fra en tilsvarende forøget kvalitet og/eller produktivitet, er der næppe nogen tvivl om, at UV-hærdende farver og -lakker vil få en stadigt voksende udbredelse inden for de i kapitel 5 nævnte områder, hvor organiske opløsningsmidler i dag udgør et miljømæssigt og arbejdsmiljømæssigt problem. Det drejer sig primært om:

	Trykning af selvklæbende etiketter i bogtryk og flexografi - et område, hvor UV-farver allerede er dominerende.
	Serigrafi, hvor UV-farver i dag kun anvendes i begrænset omfang.
	Lakering af tryksager, hvor UV-lakker er godt på vej til at udkonkurrere solventbaserede og vandbaserede lakker.
	Trykning af plastspande og -bægre, som allerede i overvejende grad trykkes med UV-farver.
	Bliktryk, hvor UV-farver i dag tegner sig for ca. 20% af forbruget.

Det forventes også, at UV-farver stadig vil blive brugt inden for trykning af pengesedler, formularer og kartoner til drikkevarer. Det vides dog ikke, om man kan regne med en voksende anvendelse.

Inden for arkoffset er det vanskeligt at se nogen gode argumenter for UV-farver. Offsetrotation behandles i det følgende afsnit.

VOC-forbrug og emission inden for nogle af disse områder er skønnet til:

Forbrug og emission inden for de andre nævnte områder er enten minimal eller indeholdes i andre opgørelser. Umiddelbart må den nuværende emission fra serigrafi og lakering siges at være moderat, og den samlede potentielle reduktion af VOC emissionen fra de nævnte områder således begrænset /2/.

6.3 Nye anvendelsesområder for UV-hærdning

Der er særlig miljømæssig interesse omkring den mulige anvendelse af UV-hærdende farver og -lakker til følgende formål, idet VOC-emissionen fra disse områder er betragtelig:

	Trykning af flexible emballager og bæreposer af plast og laminater i flexografi og dybtryk (6.3.1).
	Lakering - både udvendigt og indvendigt - af blikemballage (6.3.2).
	UV-hærdende lamineringsklæbere til produktion af flexible emballager (6.3.3).

En endnu uafprøvet teknologi med store perspektiver er:

Trykning af flexibel emballage i offsetrotation (6.3.4).

Denne proces vil i givet fald kunne erstatte flexografi og dybtryk til trykning af flexible emballager, med mulighed for reduktion af VOC-emissionen som følge.

6.3.1 Flexible emballager og plastposer

Trykning af flexible emballager og plastposer foregår i trykmetoderne flexografi og dybtryk. Der er i Danmark registreret ca. 170 virksomheder inden for denne branchegren. Forbruget og emission af VOC er her skønnet til henholdsvis 558 og 369 t/år.

Flexografi er i Danmark den mest udbredte af de to trykmetoder. Trykværket er opbygget som vist på figur 3.1. Den lavviskose trykfarve pumpes ind i en kammerrakel, der med sine to rakler sørger for, at farven bliver korrekt doseret til aniloxvalsens små fordybninger (kopper). Herfra overføres trykfarven ved fysisk kontakt til klicheerne på klichevalsen og trykkes over på substratet. (Figur 3.1 - 7 Kb)

Figur 3.1. Skitse af flexotrykværk med kammerrakel.

Trykopgaverne kræver ofte mange farver, og mange moderne trykmaskiner til plastposer og flexible emballager består derfor af 6-8 trykværker anbragt omkring en fælles modtrykcylinder (satellitmaskine), som vist på fig. 3.2. Mellem trykværkerne er der anbragt tørrestationer, hvor trykfarven ved hjælp af varm luft tørres delvist. Efter sidste trykværk føres banen gennem en tørrekanal, hvor sluttørringen foregår. Der findes også trykmaskiner, hvor hvert trykværk har sin modtrykcylinder, men denne maskintype er ikke god til præcisionstrykning, og den er tilsyneladende på vej ud.

Fig. 3.2. Skitse af 8-farve flexotrykmaskine (satellitmaskine). I midten afrulles folien. Til venstre trykkes der med 8 trykværker anbragt omkring en fælles modtrykcylinder, og farverne tørres i ovnen foroven i midten, inden banen rulles op til højre.

Ved trykning med UV-hærdende trykfarver erstattes den normale varmlufts-mellemtørring med UV-lamper. Den store tørrekanal kan undværes.

De følgende oplysninger om anvendelsen af UV-hærdende flexofarver stammer dels fra litteraturen (blandt andet /15/), dels fra informationer indhentet på seminarer /35/ og dels fra samtaler, primært med medlemmer af projektgruppen (se forord).

Traditionelle, solventbaserede flexotrykfarver er lavviskose. Den lave viskositet er nødvendig for at farven hurtigt kan flyde ned i aniloxvalsens kopper og igen fjernes fra kopperne og overføres til klicheen ved simpel fysisk kontakt. Lav viskositet opnås ved et stort indhold (60-70%) organisk opløsningsmiddel i den trykklare farve.

Det er praktisk taget umuligt at fremstille UV-hærdende flexofarver med samme lave viskositet som traditionelle solventbaserede farver, idet de reaktive monomere fortyndingsmidler ikke er så lavviskose som normale organiske opløsningsmidler. Endvidere er det uheldigt, at netop de fortyndingsmidler, der har lavest viskositet, også er dem, der har den højeste grad af hudirritation og derfor helst bør undgås.

Løsningen på problemet har hidtil været at tilpasse flexotrykprocessen til farver med væsentlig højere viskositet end de traditionelle solventfarver. Det er primært sket ved udvikling af specielle aniloxvalser med kopfacon og kopdybde, som adskiller sig fra traditionelle aniloxvalser.

Med den ændrede kopgeometri overføres langt mindre farve til trykket end normalt, hvilket kræver trykfarver med højere farvekraft, altså større koncentration af pigment. Denne ændring har vist sig ikke at være nogen trykteknisk ulempe - tværtimod! Der opnås med de mere koncentrerede og mere viskose farver en større trykskarphed.

Medens traditionelle solventbaserede farver afgiver opløsningsmidler, både under maskinindstillingen og under selve trykningen og derved gradvist opkoncentreres og fortykkes, sker dette ikke for UV-hærdende farvers vedkommende. Det medfører, at man på en langt mere sikker måde kan indstille sin maskine og gennemføre en ensartet produktion. Både den større farvekraft og de mere konstante trykforhold muliggør anvendelsen af systemer til styring af trykkvalitet, som hidtil har været forbeholdt offsettrykning (Kontrolstrips, densitometermålinger, trykkurver, o.l.). UV-farver kan således medvirke til at bringe flexoprocessens kvalitetsniveau væsentligt i vejret.

Medens perspektiverne på kvalitetsområdet således er lovende, er trykning med UV-hærdende flexofarver desværre også forbundet med flere tryktekniske problemer, herunder styring af substratets og modtrykcylinderens temperatur. Da der oftest trykkes på plastprodukter, må man sørge for, at disse ikke opvarmes i en sådan grad, at de blødgøres. Samtidig er omkredsen af modtrykcylinderen afgørende for præcisionen ved trykning af de mange farver. Hvis modtrykcylinderens temperatur stiger, og den derved udvider sig, vil omkredsen vokse, og der vil ske der en forskydning af trykket af de forskellige farver indbyrdes (mispasning). Temperaturtolerancen er, som tidligere nævnt ±0,2°C, og det er så vanskeligt at holde sig inden for denne tolerance, at køleproblematikken må siges at være kritisk for bredbane flexotrykning med satellitmaskiner.

UV-lampernes store udsendelse af synligt lys og IR-stråling, stiller store krav til temperaturreguleringen af modtrykcylinderen, og det er nødvendigt med meget store køleanlæg, både til afkøling af lamper og modtrykcylinder, medmindre nye kolde lamper har så begrænset lys- og IR-stråling, at problemet løses på denne måde.

I Tyskland, England og USA anvendes UV-hærdende farver i bredbaneflexografi på satellitmaskiner til trykning af både bæreposer og flexible emballager til non-food, og muligvis også til levnedsmidler.

Medens forholdene er ret betryggende for bæreposer og non-food emballager, kan der være grund til betænkelighed, når det drejer sig om emballager til levnedsmidler, idet man kan frygte migration af restmonomerer og kontaminering af levnedsmidlerne (se pkt. 3.4). I uheldigste tilfælde kan manglende afklaring af denne problemstilling forhindre brugen af UV-hærdende trykfarver til flexotrykning på flexible emballager til levnedsmidler.

Som tidligere omtalt, er en hurtig og simpel analysemetode til at afgøre, om UV-farverne er tilstrækkelig gennemhærdede og en fastsættelse af grænseværdier for indhold og migration af restmonomere forudsætningen for, at levnedsmiddelindustrien og den flexible emballageindustri med god samvittighed vil kunne gå ind for UV-hærdende farver til levnedsmiddelemballage.

Emballagedybtryk anvendes på linie med flexografi, hvor der er ønske om højere trykkvalitet, dog til en nogenlunde tilsvarende højere pris.

Traditionelle trykfarver til emballagedybtryk og flexografi er praktisk taget ens. Kravet om lav viskositet er altid blevet opfattet som helt afgørende for dybtryk, men allerede forsøgene med vandfarver i dybtryk har vist, at det lader sig gøre at trykke med farver med en del højere viskositet end de traditionelle farver. Hvor vidt det lader sig gøre at fremstille UV-hærdende dybtrykfarver med tilstrækkelig lav viskositet eller at modificere dybtrykmetoden til at kunne anvende de kendte UV-farver, må stå hen i det uvisse et stykke tid endnu.

Anvendelse af UV-hærdende farver til emballagedybtryk er i øvrigt forbundet med samme forbehold som nævnt for flexofarver, nemlig de begrænsede muligheder for at fremstille lavviskose farver uden brug af de mest agressive reaktive monomere, samt den latente risiko for migration til fødevarer.

6.3.2 Lakering - både udvendig og indvendig - af blikemballage

Blikemballager med tryk omfatter kagedåser, dåser og spande til maling og træbeskyttelse, skruelåg til glasemballager, kapsler m.m. Dåser og spande lakeres udvendigt, både inden trykning og efter trykning, dels for at opnå det ønskede udseende, dels for at beskytte det tynde lag trykfarver mod mekanisk påvirkning. For at undgå kontaminering af de emballerede produkter, specielt fødevarer med metalforbindelser og stoffer fra overfladebehandlingen af metallet, lakeres blikemballager også indvendigt med specielle lakker. Forbruget af opløsningsmidler som komponent i bliktryklakker opgøres sammen med andre lakker til 75 t/år i 1994, men emissionen er lille, idet der normalt er installeret efterbrændere på anlæggene (se afsnit 5.5.) /32/.

Alligevel er det interessant fra en miljømæssig synsvinkel at undersøge mulighederne for at substituere solventbaserede lakker med UV-hærdende lakker. Rent teknologisk skulle der ikke være nogen hindring for at indføre UV-lakering, dog vil det kræve betydelige investeringer i ombygninger af tørreovne og installering af UV-strålere med tilhørende styring. Men umiddelbart må man forvente en række gevinster i form af pladsbesparelse og besparelser på det samlede energiregnskab.

Det ser ud til, at den største hindring for indførelse af UV-hærdende indvendige lakker er usikkerheden med hensyn til migration af restmonomerer fra lak til fødevarer. Problematikken er her den samme som for brugen af UV-hærdende farver til flexible fødevareemballager.

6.3.3 UV-hærdende lamineringsklæbere ved produktion af flexible emballager

Primært for at tilgodese kravene om barriereegenskaber for levnedsmiddelemballager, fremstilles de fleste flexible emballager af flerlagsmaterialer, som dels produceres ved co-extrudering, dels ved sammenklæbning og/eller lakering. De egenskaber, der er relevante, er tæthed over for oxygen, carbondioxid, nitrogen, vanddamp og aromastoffer. Ofte er tæthed over for lys også relevant. Samtidig skal materialerne være egnede til trykning og til svejsning, og de skal opfylde krav om trækstyrke og rivstyrke. Disse, til tider modstridende krav, ønskes naturligvis opfyldt med mindst muligt materialeforbrug, altså så tynde emballagematerialer som muligt.

Det har vist sig at være særdeles praktisk at trykke på enkeltlagsfilm eller simple laminater og derefter at laminere disse sammen med yderligere flere film eller laminater. Trykket kommer herved til at ligge mellem lagene, beskyttet mod ydre påvirkninger. Modsat er emballerede levnedsmidler beskyttet mod direkte kontakt med trykfarverne og risikoen for forurening af madvarer med mulige sundhedsskadelige komponenter i farverne er praktisk taget elimineret.

Fremstilling af laminater ved klæbning foregår normalt ved hjælp af 2-komponentklæbere - ofte med et indhold af organiske opløsningsmidler, f.eks. ethanol og ethylacetat. Forbruget og emissionen af VOC fra denne produktion anslås til henholdsvis 441 t/år og 138 t/år /1/, /2/.

Rent produktionsteknisk udgør lamineringsprocessen med 2-komponentklæbere en betydelig produktionsmæssig flaskehals, idet de sammenklæbede ruller må opbevares på et mellemlager i flere dage, for at klæberne kan endeligt afhærde, inden emballagen sendes til kunden til normal anvendelse.

Der arbejdes på at udvikle klæbemetoder til sammenklæbning af plastmaterialer, som er gennemtrængelige for UV-stråling, ved hjælp af UV-hærdende klæbere. Herved vil man dels kunne begrænse VOC-emissionen fra processen, dels kunne opnå færdige laminater, der straks kan leveres til kunderne.

Problemerne her vil kunne optræde, hvor plastmaterialerne ikke er tilstrækkeligt transparente for UV-hærdende stråling, f.eks. på grund af visse kulørte trykfarver, som absorberer strålingen. Der kan også forudses visse problemer i forbindelse med klæbernes forskellige grader af vedhæftning til forskellige plastoverflader og til allerede færdighærdet trykfarve.

Så vidt vides, overvejes denne teknologi seriøst i Danmark.

6.3.4 Trykning af flexibel emballage i offsetrotation

Som tidligere nævnt, foregår trykning af flexible emballager i flexografi og dybtryk. Disse to trykmetoder er i dag enerådende på området. Forklaringerne herpå er bl.a.:

	Solventbaserede farver, som hidtil har været de typiske i disse trykmetoder, giver god vedhæftning på diverse plastoverflader.
	Solventbaserede farver tørrer hurtigt ved fordampning, og man kan derfor rulle det trykte materiale op direkte efter trykningen.
	Konstruktionen af trykmaskiner til flexografi og dybtryk giver mulighed for en relativt hurtig omstilling fra en slaglængde (trykformcylinderens omkreds) til en anden slaglængde efter ønske om emballager af forskellig størrelse.

Offset's styrke

Ved trykning af brochurer, aviser, magasiner m.m. er det derimod trykmetoden offset, som er helt enerådende. Den har sine fordele i en høj trykkvalitet og en hurtig og billig produktion af trykform. Ofte er trykhastigheden høj. Til gengæld opfylder offset ikke de ovenfor nævnte tre krav til trykning af flexible emballager.

Det har derfor umiddelbart været urealistisk at overveje offsetprincippet til trykning af flexible emballager. Alligevel synes indtroduktionen af UV-hærdende trykfarver at flytte på denne opfattelse. UV-hærdende farver vil jo netop kunne give god vedhæftning på plast og tørre med ekstrem høj hastighed. Inden for andre områder har man mange års gode erfaringer fra trykning med UV-farver i offset.

Inden for etikettrykning er offset med UV-hærdende farver en realitet, der i løbet af de kommende år skal bevise sin berettigelse, og der er også en mindre offsetrotationsmaskine, der markedsføres til trykning af bl.a. flexibel emballage med UV-hærdende farver. Dette er omtalt tidligere (se afsnit 5.7). I princippet skulle det være muligt at trykke flexible emballager, også på større offsetrotationer med en kvalitet, som overgår selv den bedste flexografiske kvalitet og med udgifter til trykplader langt under udgifterne ved flexografi eller dybtryk.

Det sidste problem - en ukompliceret tilpasning af slaglængden - udgør stadig et problem. Hvis dette kan løses, er der udsigt til en revolution inden for trykning af flexible emballager, en revolution, som også kan omfatte en betydelig reduktion af VOC-emissionen fra denne industrisektor.
 

7 Afprøvning af UV-teknologi

7.1 Danske prøvekørsler i bredbane flexografi

Der blev i 1996 gennemført indledende forsøgstrykninger på Dansk Flexo Center, Kolding Tekniske Skole, Grafisk Afdeling. Der foreligger ikke skriftlig dokumentation fra forsøgstrykningerne, bortset fra bemærkningerne i denne rapport. Derimod er der optaget en privat video på foranledning af foreningen Dansk Flexo Forum.

Forsøgstrykningerne blev gennemført før dette projekts start, nemlig den 27. og 28. februar 1996 på initiativ af Dansk Flexo Forum, en privat interesseorganisation med medlemmer fra flexotrykkerier og andre virksomheder, som arbejder med flexografi, herunder en del leverandører af materialer og maskiner. Forsøgsledelse var Kent Jørgensen og Jens Porsgaard fra Kolding Tekniske Skole.

Formålet med forsøgstrykningerne var at gennemføre en indledende undersøgelse af, om trykning i bredbane flexografi med UV-hærdende farver og brug af såkaldte kolde UV-lamper kan give acceptable resultater.

Baggrunden for gennemførelse af forsøgstrykningen er den store interesse i emballagebranchen for at undgå solventbaserede farver inden for flexotrykning af flexible emballager, det vil primært sige poser og "wrappers" af plast og laminater.

UV-hærdning kræver stor energitilførsel, som normalt medfører kraftig opvarmning af både modtrykcylinder og substrat og heraf følgende problemer af trykmæssig art. Nye lampekonstruktioner har prøvet at løse dette på forskellig vis, blandt andet ved at fjerne varmen fra lampehuset og derved undgå for kraftig opvarmning af substrat og maskindele. Flere sådanne lampekonstruktioner er på markedet, men specielt en dansk produceret lampe /36/ er lovende, og det var blandt andet for at afprøve denne lampe, at forsøgstrykningerne blev gennemført.

Til forsøgstrykningerne har man anvendt Dansk Flexo Centers trykmaskine, en satellit flexomaskine med 4 trykværker, fabrikat Windmöller und Hölscher, model 724. Trykmaskinen har en maksimal banebredde på 1200 mm, som dog ikke kan udnyttes fuldt ud til trykning, idet den maksimale bredde af trykbilledet er 1077 mm. Ved forsøgstrykningen anvendte man dog kun en 600 mm bred bane. Motivet, som blev trykt, havde kun en bredde på 300 mm, altså svarende til mellem en fjerdedel og en tredjedel af det maksimale. Ved at begrænse trykbredden kunne man ved prøvekørslen nøjes med at installere korte UV-lamper.

Til brug ved forsøgstrykningerne blev 6 stk. 30 cm lange, kolde lamper fra Dansk Proces Lys (DPL) installeret på maskinen, hver med en effekt på 100 W/cm, dvs. i alt 18 kW. Nogen egentlig ombygning af maskinen var ikke nødvendig. Samtidig installerede man det nødvendige elektriske styresystem.

Temperaturregulering af maskinen bestod i den normale køling af modtrykcylinderen med cirkulerende kølevand. Samtidig blev lampehusene kølet med vand. Mængden af cirkulerende kølevand blev ikke registreret. Derimod registrerede man med tilfredshed, at modtrykcylinderen kunne holde en nærmest konstant temperatur på 34°C. Lamperne blev ved forsøgstrykningerne kølet med vand direkte fra vandhanen. Mængde og temperatur blev ikke registreret.

Til forsøgstrykningerne blev der anvendt trykfarver fra Akzo Nobel Inks af typen Flexo Cure. Der blev brugt de sædvanlige kulører til 4-farve trykning: magenta, cyan, gul og sort.

Der blev trykt på flere forskellige materialer, først på hvid, treated polyethylen folie, som er et meget udbredt materiale til blandt andet plastbæreposer.

Desuden blev der udført forsøgstrykning på et andet, almindeligt plastmateriale til flexible emballager og hvid liner (overfladepapir, som anvendes til bølgepap) for et par industrivirksomheder, som ønskede at foretage efterfølgende egne undersøgelser. Resultaterne af disse undersøgelser er ikke almindeligt tilgængelige.

Rengøring af trykform, aniloxvalser, farvekasser, pumper og slangeforbindelser blev udført med Dowanol (methoxypropanol), som er et almindeligt anvendt opløsningmiddel til dette formål inden for flexografi.

Aniloxvalserne var af fabrikat Praxair med 300 kopper pr. løbende cm. Kopdybden var 7µ og kopvolumenet svarede til 5,8 g farve pr. m².

Til forsøgstrykningerne blev der anvendt trykforme af fabrikat BASF, type 114. Motivet på trykformen var en traditionel testform med et 4-farve billede, rasterfinhed: 60 linier pr. cm, samt farveatlas, fuldtoner, tekst og kontrolstrips. Testformen er beregnet til at afprøve de væsentligste tryktekniske kvalitetsparametre.

Forsøgstrykningen blev gennemført i løbet af et par arbejdsdage. Trykhastigheden varierede under prøvetrykningen, men nærmede sig på intet tidspunkt almindelig produktionshastighed. Trykhastigheden var angiveligt højst 80 m/min. Der blev løbende holdt øje med temperaturen på modtrykcylinderen, ligesom der blev udtaget trykprøver til visuel bedømmelse. Trykmaskinen arbejdede i korte perioder over i alt 2 arbejdsdage.

Der blev opnået en trykkvalitet, der på alle områder mindst er på højde med tilsvarende trykning med solventbaserede farver. På visse områder, f.eks. hvad angår farveintensitet (density) i trykket, er der tale om en klart forbedret kvalitet.

Under de givne forhold holdt man god kontrol over temperaturen af modtrykcylinderen, der som nævnt ikke oversteg 34°C, hvilket må anses for at være absolut tilfredsstillende. Normalt kræves det, at temperaturen kan holdes inden for et interval på ±0,2°C, men det er ikke oplyst, om man kunne opfylde dette krav ved forsøgstrykningen.

UV-farvernes hærdningsgrad blev kontrolleret ved hjælp af en manuel tapeprøve, som faldt tilfredsstillende ud, men som kun angiver i hvor høj grad vedhæftningen af trykfarve til substratet er tilfredsstillende. Der var ved prøvetrykningen ikke adgang til udstyr til måling af polymerisations graden eller koncentrationen af restmonomerer i trykfarvelaget.

Konklusionerne af denne forsøgstrykning er følgende:

	Man kan opnå en absolut tilfredsstillende trykkvalitet med UV-hærdende farver inden for flexografisk trykning på maskiner med fælles modtrykcylinder, sådan som de anvendes til trykning af flexible emballager i bredbane.
	Med de anvendte UV-lamper og under de aktuelle forsøgsbetingelser lader det sig gøre at holde en passende temperatur på trykmaskinen uden udbygning af det oprindelige kølesystem.
	Det er ikke forbundet med større vanskeligheder at håndtere UV-farverne, herunder at foretage indstilling og rengøring af klicheer, maskine og maskindele.

Det kan indvendes mod disse indledende trykforsøg, at de er afviklet med lille trykbredde og tilsvarende korte lamper med et samlet relativt lille energiforbrug, samt at trykhastigheden er lav sammenlignet med almindelig produktionshastighed inden for branchen. Endvidere kan man nære frygt for, at forholdene udvikler sig kritisk gennem en lang arbejdsdag, hvor trykmaskinens temperatur, bl.a. på grund af større og flere UV-lamper, kan være svær at holde inden for de nødvendige, snævre grænser. Da to- eller treholdsskift ikke er usædvanligt inden for denne branche, vil der kræves yderligere sikkerhed for, at maskinen ikke løber for varm.

7.2 Trykforsøg i Leipzig

Det havde været planen, at foretage endnu en række forsøgstrykninger på Dansk Flexo Center i Kolding med det formål at undersøge UV-teknologiens anvendelighed under normale produktionsvilkår, dvs. med fuld banebredde på maskinen (120 cm), lamper der svarer til denne banebredde, og hastigheder, der svarer til høj produktionshastighed, dvs. 200-250 m/minuttet.

Af økonomiske årsager viste det sig desværre ikke muligt at gennemføre en fornyet forsøgstrykning under de nævnte forhold, da det ville kræve ret store beløb at forsyne trykmaskinen med de nødvendige lamper, styresystem og kølesystem.

Enkelte industrivirksomheder har ganske vist udvist meget stor interesse for fornyede forsøgstrykninger og har været villige til at dække deres del af omkostningerne, men andre har ikke kunnet deltage. Yderligere forsøg i Kolding, som var planlagt, måtte derfor aflyses.

Da det i mellemtiden viste sig, at man på Institut für Oberflächenmodifizierung (IOM), Abteilung Elektronstrahlentechnik i Leipzig /16/ løbende gennemfører forsøgstrykninger som de ønskede, etablerede Den Grafiske Højskole og Dansk Flexo Center en kontakt hertil, og tre projektmedarbejdere - herunder en person med stor trykteknisk kompetence - fik lejlighed til at overvære en forsøgstrykning og drøfte problemstillinger og resultater med projektleder, Diplom-Ingenieur Peter Klenert, IOM. Afdelingen udfører både grundforskning og anvendt forskning og udvikling inden for ionstråling, elektronstråling og UV-stråling til brug bl.a. ved hærdning af farver og lakker.

Inden for trykområdet interesserer man sig på instituttet både for offset, flexografi og dybtryk, hvor man har et 3-årigt projekt, der har været i gang siden 1995. Der er i Tyskland på nuværende tidspunkt to store emballagetrykkerier, som hver har en flexopresse, der er indrettet til tryk af flexible emballager med UV-hærdende farver. Disse maskiner producerer løbende med absolut tilfredsstillende trykresultat. Det har ikke kunnet lade sig gøre at få tilladelse til at besøge disse trykkerier eller få detaljerede oplysninger. Det forlyder dog, at fjernelse af varme fra UV-lamperne udgør en betydelig belastning og gør teknologien mindre rentabel. Dette er formodentlig hovedårsagen til, at der på trods af stor interesse i den tyske flexoindustri ikke er flere, der har accepteret UV-teknologien. Projektet på IOM forventes at give vigtige informationer, som kan forøge udbredelsen.

Udover forsøg med UV-hærdende farver og lakker, arbejder IOM også med UV og elektronstrålehærdning (electron beam = EB) af lime til bl.a. laminering. Særligt gode resultater er her opnået ved kombineret UV- og EB-bestråling.

IOM's arbejde er sponsoreret af en række industrivirksomheder, og den tyske stat har angiveligt ydet ca. 5 millioner D-mark til det aktuelle projekt.

Formålet med forsøgstrykningerne på IOM er bl.a.

	at sammenligne forskellige UV-lampetyper, herunder Excimer og lamper fra Dansk Proces Lys. Begge lampetyper er beskrevet i afsnittet om lampetyper i kapitel 1.
	at sammenligne forskellige trykfarvetyper, for tiden fra en international trykfarveleverandør med produktion i Tyskland.
	at udvikle og undersøge mulighederne for UV-hærdning i inert atmosfære (nitrogen) og herved gøre hærdningen af UV-farverne mere effektiv. Dette vil medføre formindsket risiko for migration af restmonomerer, lavere energiforbrug og væsentligt mindre krav til kølesystemet på trykmaskinen.
	at udføre forsøg med kombineret UV og EB hærdning, bl.a. for at effektivisere hærdningen og dermed mindske risikoen for migration af restmonomerer betydeligt.

Trykmaskine

Til forsøgsproduktion råder instituttet over flere maskintyper, på flexoområdet således en 6 farve Windmöller und Hölscher, Soloflex af nyeste konstruktion. Fabrikatet er det samme som på Dansk Flexo Center, men maskinen er nyere. Maskintypen er på de her væsentlige punkter repræsentativ for nyere bredbane-flexomaskiner i Vesteuropa, herunder Danmark. Den maksimale banebredde er dog kun ca. 100 cm, men hele denne banebredde blev udnyttet ved forsøgstrykningerne. Mange flexomaskiner i industrien har en banebredde på 130-150 cm, nogle op til 200 cm.

Trykmaskinen var ved den her beskrevne forsøgstrykning forsynet med 7 polychromatiske UV-lamper af fabrikat Hereaus Noble Light. Lamperne blev kølet med vand. Der forelå desværre ikke registreringer af vandmængde eller kølevandstemperatur.

Lampehusene var specialbygget på en sådan måde, at der i overfladen af substratet var et lille kammer for hvert trykværk, som løbende blev forsynet med nitrogen fra en fordelingspult. Farven var således ikke i kontakt med atmosfærisk luft i selve hærdeøjeblikket.

Nitrogenkammeret var forbundet med en oxygendetektor, så man løbende kunne kontrollere mængden af oxygen i kammeret.

Peter Klenert er ansvarlig for planlægning og gennemførelse af forsøgene med en stab på 3-4 laboratoriemedarbejdere.

For hver forsøgstrykning og hvert sæt forsøgsbetingelser, blev der gennemført en måling af graden af hærdning af UV-farverne. Dette blev gennemført ved hjælp af High Pressure Liquid Chromatography (HPLC) og ionchromatografi som beskrevet i standarder fra ISEGÄ (Levnedsmiddellaboratorium i Stuttgart) og BGA (Bundes Gesundtheit Ministerium) standarder. Disse målinger foretages på et i øvrigt særdeles veludstyret laboratorium og kan gennemføres på tilsammen 40 minutter. I grove træk består målingen i, at ikke-reagerede præpolymerer og rester af monomere fortyndere og fotoinitiatorer extraheres med acetonitril i 20 minutter. Extraktionsprøven anbringes i måleudstyret, der på en dataskærm viser resultaterne i form af en graf, af hvilken mængden og arten af ureagerede komponenter kan aflæses.

Der anvendes til trykningerne traditionelle testklicheer med både tekst, 4-farve rasterbilleder, og kontrolstrips.

Efter trykning rengøres klicheer og maskindele med ethylacetat eller eventuelt med ethoxypropanol.

Trykhastigheden varierer ved forsøgstrykningerne. Ved de forsøgskørsler, som blev overværet, var trykhastigheden ca. 180 m/minuttet, hvilket ligger lige i overkanten af normal produktionshastighed i Danmark inden for flexible emballager. Temperaturen i kammerraklen var 40°C, og hver forsøgskørsel varede ca. 20 minutter.

De forsøgstrykninger, som er blevet overværet i Leipzig havde specifikt til formål at afprøve en bestemt trykfarve under veldefinerede trykbetingelser. Det blev konstateret, at trykkvaliteten var absolut tilfredsstillende, og at farven under testbetingelserne var tilfredsstillende gennemhærdet. Konkrete, kvantitative testresultater fra denne forsøgstrykning er ikke tilgængelige, da arbejdet blev udført for en tysk trykfarveleverandør.

Der blev ved besøget fremvist og kommenteret generelle resultater fra en lang række tidligere forsøgstrykninger, og det skønnes at disse resultater er af afgørende betydning for vurderingen af UV-teknologiens anvendelighed til flexotrykning af flexible emballager.

Det blev ved selvsyn konstateret, at trykkvaliteten ved forskellige forsøgstrykninger svinger afhængigt af en række tryktekniske forhold, men generelt kan man sige, at der let kan opnås resultater, der er bedre end - eller i det mindste svarer til det bedste - ved anvendelsen af solventbaserede farver. Dette gælder såvel trykskarphed, farveintensitet og glans. Farverne trykkes med en væsentlig lavere lagtykkelse end ved normal flexotrykning, helt ned til 1 g/m², hvilket svarer til 25-30% af normal lagtykkelse i flexografi og til normal farvelagtykkelse i offset på glatte substrater. Dette hænger sammen med, at UV-hærdende trykfarver har langt højere tørstofindhold, højere viskositet og pigmentindhold end normale solventbaserede farver. Den mindre lagtykkelse og større farvekraft resulterer i et skarpere og mere intenst tryk og giver mulighed for at anvende systemer for kvalitetsstyring, som er kendt fra offset, men ikke hidtil har kunnet anvendes i flexografi.

Det er - som flere gange beskrevet i tidligere afsnit - altid ved brug af UV-teknologi et problem at kunne holde en konstant, lav temperatur på modtrykcylinderen, hvilket i praksis sætter grænserne for hvor meget effekt, der kan tilføres lamperne, og hermed hvor hurtigt, man kan trykke. Det er derfor hele tiden interessant at søge efter UV-lamper med størst mulig virkningsgrad.

På lampeområdet ser det foreløbig ud til, at Excimer typen er den bedste, men der er store forhåbninger til DPL lamperne, som imidlertid på besøgstidspunktet endnu ikke var blevet gennemprøvet på IOM. (DPL lamperne er dog siden blevet afprøvet, efter sigende med absolut tilfredsstillende resultat). Interessen samler sig om lamper med et smalt UV-spektrum (såkaldte monochromatic lamps) og mindst mulig stråling i det synlige område og IR-området. Lamper med stor spredning inden for spektret (såkaldte polychromatic lamps) er langt mindre effektive.

Der er afgørende positive resultater med hensyn til brugen af inert gas (nitrogen). Ved at holde oxygen borte fra UV-farven i hærdningsøjeblikket er erfaringen hos IOM, at der kan opnås en gennemhærdning af farverne med en lampeeffekt på 50 W/cm mod 200 W/cm uden brug af nitrogen.

Tallene svarer til en trykhastighed på 200 m/min. Erfaringerne er således endnu mere optimistiske, end det er beskrevet i et tidligere kapitel, hvor halvering af energiforbruget er nævnt. Ifølge resultaterne fra IOM er kravet til lampernes effekt kun en fjerdel i forhold til hærdning i normal atmosfære.

Oxygen-detektorerne viste ved forsøgstrykningen, at oxygenkoncentrationen i nitrogen-kammeret ikke overstiger 100 ppm. Et realistisk arbejdsområde i praksis er sikkert 200-500 ppm.

En sidegevinst ved brugen af nitrogen i hærdezonen er, at man helt undgår ozondannelse.

Nitrogen -eller kvælstof - er en på alle måder uskadelig luftart, der findes i rigelige mængder, idet den udgør ca. 75% af afmosfærisk luft, hvorfra den også udvindes. Kvælstof kan leveres under tryk på stålflasker eller flydende i tankvogn. Prisen ligger på samme niveau som prisen for oxygen (ilt) og afhænger af leveringsform og -mængde. Prisen for flydende nitrogen er 15,- til 20,- kr. pr. flydende liter.

Undersøgelser af hærdningstørrende lamineringsklæbere har hos IOM vist, at en kombination af UV-stråling og elektronstråling (EB) er særdeles gavnlig, idet den sikrer gennemhærdning i en langt større grad end UV-stråling alene.

Informationerne fra de oplevede og en række tidligere forsøgstrykninger hos IMO bekræfter tidligere nævnte påstande om UV-farvers anvendelighed og giver yderligere oplysninger, som vil kunne forbedre UV-teknologiens muligheder inden for bredbane flexografi.

De væsentligste erfaringer er:

	Der kan opnås en forøget trykkvalitet med UV-farver sammenlignet med traditionelle solventbaserede flexofarver.
	Det lader sig gøre at trykke med UV-hærdende farver ved produktionshastigheder, der svarer til industriens normale forhold, men kravene til kølesystemer er store.
	Excimer UV-lamper er på nuværende tidspunkt den type, der er mest effektiv, men lamper fra DPL er lovende. Udviklingen inden for UV-lampeteknologien er formodentlig ikke færdig endnu.
	Der afprøves til stadighed nye trykfarvetyper, og også her må man konstatere, at der stadig foregår en udvikling, og at farverne løbende forbedres, både hvad angår tryktekniske og miljømæssige forhold.
	Etablering af en oxygenfri hærdningszone nedsætter kravene til UV-strålingens effekt og medfører derfor et formindsket energiforbrug, tilsvarende mindre krav til køling af maskinen og et signifikant mindre restmonomerindhold i trykfarvelaget.
	Kun professionelle analysemetoder kan fastslå, om en tilfredsstillende grad af gennemhærdning er opnået, og om koncentrationen af restmonomerer og den deraf følgende risiko for migration til fødevarer overholder eventuelle krav. Det er af afgørende betydning for produkter, der skal bruges til levnedsmiddelemballage, at foretage løbende målinger af restmonomerindhold, og at kontrollere at lamper og trykfarver m.v. til stadighed fungerer tilfredsstillende.
	En kombination af UV-stråling og elektronstråling kan sikre en mere effektiv gennemhærdning af UV-farver, -lakker og -lamineringsklæbere.

Disse informationer anses for at være af afgørende betydning for virksomheder, der overvejer at indføre UV-teknologi inden for bredbane flexografi.

Indførelse af UV-teknologi består ikke blot i en simpel installation af UV-lamper, men er nærmere et teknologispring, der kræver nøje udvælgelse af lampetyper og trykfarver, omfattende installationer til styring af lamper, kraftig udbygning af køleanlæg, eventuelle installationer til brug af nitrogen-atmosfære samt avanceret analyseudstyr til at overvåge effektiviteten af UV-hærdningen.

Til gengæld kan der opnås store gevinster, hvad angår trykkvalitet.
 

8 En økonomisk model for UV-teknologi sammenlignet med traditionel teknologi

8.1. Indledning

Når virksomheder skal foretage teknologispring, som indebærer, at velafprøvede og indarbejdede teknikker udskiftes med nye og ukendte, må det ske på baggrund af en række overvejelser af såvel teknisk som økonomisk, miljø- og arbejdsmiljømæssig natur.

Når det således drejer sig om at gå fra den velkendte solventbaserede teknologi inden for trykteknik til enten vandbaseret eller UV-baseret teknologi, har en række grafiske delbrancher for længst truffet deres afgørelser. Det gælder for vandbaserede farvers vedkommende inden for flexotrykning på bølgepap og en række papirprodukter. Og for UV-hærdende farvers vedkommende gælder det, som tidligere beskrevet, inden for trykning af selvklæbende etiketter i bogtryk eller flexografi, lakering af tryksager på papir eller karton, tryk på blikplader til dåser, offsettryk på kartoner til visse drikkevarer, offsettryk på pengesedler og tryk på plastspande, -bægre og -låg. Her har virksomhederne vurderet den samlede tekniske/økonomiske/miljø- og arbejdsmiljømæssige fordel til gunst for UV-teknologien. Indførelse af UV-teknologien har allerede ført til en reduktion af VOC-emissionen fra disse brancheområder, som dog ikke er de mest tungtvejende inden for den grafiske industri.

Det er i det tidligere beskrevet, at langt den største reduktion af VOC emissionen kan forventes ved indførelse af UV-teknologi inden for trykning af flexible emballager i bredbane flexografi (og muligvis også i dybtryk), samt ved substitution af solventbaserede lamineringsklæbere inden for samme industrigren med UV-hærdende klæbestoffer. Her lader forandringerne imidlertid vente på sig.

I det foregående er det vist, at der er en lang række miljømæssige overvejelser, som gør det vanskeligt at træffe beslutningerne. F. eks. at den ønskede og opnåelige reduktion i VOC-emissionen følges af uønskede effekter for arbejdsmiljøet, usikkerhed med hensyn til det fremtidige energiforbrug og risikoen for problemer med forurening af emballerede fødevarer ved migration af restmonomere acrylater fra de UV-hærdende trykfarver og klæbere gennem emballagen. Disse forhold behandles samlet i kapitel 9.

Men ikke blot de miljømæssige overvejelser kan forsinke udviklingen hen imod UV-teknologien inden for emballage flexografi. Der er tekniske problemer, som skal løses og som kræver investeringer i nyt udstyr og/eller ombygning af eksisterende udstyr.

Disse betydelige investeringer medfører øgede afskrivninger, som kan resultere i forøgede produktionsomkostninger og forringet konkurrenceevne. Hertil kommer overvejelser om driftomkostninger i øvrigt, opnåelig trykkvalitet og om omskoling af personale til den nye teknologi.

Alt tyder på, at UV-teknologien på alle måder vil medføre en bedre trykkvalitet og mere rationel produktion, når først personalet har lært at bruge teknologien korrekt, og at UV-teknologien dermed kan være et skridt til at forbedre flexobranchens konkurrenceevne over for andre trykmetoder. Der er derfor ingen grund til udelukkende at opfatte de rent teknologiske forhold som en bremse på udviklingen, snarere som et incitament til at indføre UV-teknologi.

Derimod er der grund til at belyse de økonomiske forhold nærmere. Det vil i det følgende blive gjort ved først at omtale de overvejelser, man må gøre sig vedrørende investeringer i maskiner, udstyr og produktionsareal. Dernæst beskrives forholdene vedrørende driftsomkostninger ved indførelse af UV-teknologi i sammenligning med den traditionelle solventbaserede teknologi.

Overvejelser angående en bestemt teknologis økonomi kræver altid en kritisk og udførlig analyse. I den forbindelse er det nødvendigt at betragte og vurdere de forskellige aspekter som en helhed og ikke som enkeltstående dele. Det gør naturligvis analysen yderst kompliceret.

For at forenkle tingene tager dette kapitel udgangspunkt i overvejelserne inden for den væsentligste nye anvendelse af UV-farver, nemlig trykning i bredbane flexografi på plastfolier og laminater, således som det udføres i store dele af dansk emballageindustri ved produktion af flexible emballager. Hverken overvejelser vedrørende en eventuel indførelse af rotationsoffset til trykning af flexible emballager med UV-farver, substitution af solventbaserede tokomponent lamineringsklæbere med UV-hærdende klæbere eller en eventuel udvikling af UV-hærdende dybtrykfarver til trykning af flexibel emballage er taget med i gennemgangen. Ligeledes er der helt set bort fra overvejelser vedrørende vandbaserede flexo- og dybtrykfarver som substitutionsmuligheder for solventfarver. Det er tvivlsomt, om man kan drage paralleller fra det undersøgte område til de områder, der er fravalgt.

8.2 Beregningsmodeller

For at kunne foretage sammenlignende beregninger af realistiske situationer beskrives kort nogle forenklede scenarier:

Udgangspunkt

Situationen for de fleste danske trykkerier til flexible emballager er, at der trykkes med solventbaserede trykfarver. Farverne tørres ved fordampning, og VOC dampene emitteres til omgivelserne uden nogen form for luftrensning. Trykhastigheden er ca. 150 m/min. Både arbejdsprocedurer og trykkvalitet er velkendt, kunderne modtager et ensartet og velkendt produkt med meget begrænset risiko for leveringsproblemer. På miljøområdet overholdes gældende bestemmelser ved, at afkastet foregår fra tilstrækkelig høj skorsten.

Scenarium 1 A

Trykkeriet benytter stadig den eksisterende trykmaskine til solventfarver, men etablerer luftrensning i form af katalytisk efterbrænding og foretager i den forbindelse de nødvendige ombygninger og installationer. Der er ingen umiddelbare ændringer i produktionshastighed, trykkvalitet og leveringssikkerhed.

Denne situation vil være realistisk for mange trykkerier i tilfælde af stramninger af bestemmelserne vedrørende VOC emission.

Scenarium 1 B

Trykkeriet benytter stadig den eksisterende trykmaskine, men nu til UV-hærdende trykfarver. Der installeres derfor UV-lamper på maskinen og styresystem for disse lamper, kølesystemet udbygges. Aniloxvalser, kammerrakler, farvetanke og pumper samt eventuelt anlæg for treating af plastfolier udskiftes eller tilpasses den ny teknologi. Der indføres herved nye procedurer, som kan give anledning til leveringsproblemer. Til gengæld er der mulighed for absolut forbedret trykkvalitet.

Scenarium 2 A

Trykkeriet beslutter sig for at udskifte trykmaskinen. I denne forbindelse vælger virksomheden en ny trykmaskine, der er beregnet til fortsat at trykke med solventbaserede trykfarver, men er forsynet med et anlæg til katalytisk efterbrænding af solventdampe. Det må forventes, at der efter en kort indkøringsperiode opnås stor leveringssikkerhed med sædvanlig eller muligvis forøget trykkvalitet. Muligvis stiger trykhastigheden noget, men det er her forudsat, at den holdes uændret på 150 m/min. Derimod er der stor sandsynlighed for, at indretningstider og tid til rengøring vil begrænses, således at den endelige produktivitet stiger.

Scenarium 2 B

Trykkeriet skifter trykmaskinen ud under de samme vilkår som i scenarium 2 A , men vælger en ny trykmaskine beregnet til brug af UV-hærdende farver og forsynet med alle de nødvendige installationer, herunder et kraftigt anlæg for køling og recirkulering af kølevand. Der må forventes en noget længere indkøringsperiode end i scenarium 2 A og hermed en midlertidig forringelse af leveringssikkerheden, til gengæld vil der kunne opnås en absolut bedre trykkvalitet ved formodentlig samme produktionshastighed som ved scenarium 2 A.

Der er også mulighed for, at trykkeriet satser på at gå over til at bruge vandfortyndbare ("vandbaserede") trykfarver, men denne mulighed er der set bort fra i denne forbindelse. Dels fordi vandbaserede trykfarver endnu ikke har vist sig at give fuldt tilfredsstillende resultater ved trykning af flexible emballager i flexografi, og stemningen blandt virksomhedsledere derfor generelt er negativ, eller i bedste fald afventende. Dels fordi vandbaserede farver falder uden for dette projekts område.

Indledningsvis beskrives de specielle forhold, der gør sig gældende vedrørende investeringer og driftomkostninger til energi, materialer, arbejdskraft m.v. ved flexotrykning med henholdsvis solventbaserede farver og UV-hærdende farver samt overvejelser om produktivitet.

Dernæst er det valgt at foretage en økonomisk sammenligning mellem scenarium 1 A og 1 B, som ses som en yderst relevant problemstilling for danske emballagetrykkerier, og endelig foretages en sammenligning mellem scenarium 2 A og 2 B .

8.3 Investeringer

For at belyse forholdene inden for bredbane flexografi til trykning af flexible emballager og kunne sammenligne kravene til investeringer ved UV-teknologi med kravene ved en traditionel solventbaseret teknologi er det nødvendigt først at redegøre for forskellene i de maskintekniske forhold (Se afsnit 6.3.1).

Når man betragter de to forskellige farvetyper: solventfarver og UV-hærdende farver, ser man straks afgørende forskelle i krav om udstyr:

For UV-teknologiens vedkommende er den væsentligste investering anskaffelse af UV-lamper, til gengæld er behovet for plads til UV-lamperne langt mindre end pladsbehovet til traditionelle tørreovne til solventfarver. UV-teknologien kan derfor afhængigt af en række forhold medvirke til en mere kompakt maskinkonstruktion, hvilket dog næppe får nogen indflydelse, hvis det drejer sig om ombygning af eksisterende udstyr. Derimod vil maskinfabrikanter ved konstruktion af nye trykmaskiner til UV-farver kunne bygge disse efter nye og mindre pladskrævende koncepter /15/, /35/, som kan give en pladsbesparelse på 15-20 m² gulvareal brutto for en 6-8-farve flexomaskine. Disse muligheder er ikke taget med i de efterfølgende udregninger, hvor scenarium 1 A sammenlignes med scenarium 1 B, men der tages udelukkende hensyn til investering i UV-lamper til installering på eksisterende maskintyper. Derimod er det relevant at inddrage pladsforholdene ved anskaffelse nye maskiner. Det er dog heller ikke gjort i den følgende sammenligning af scenarierne 2 A og 2 B udfra ønsket om at gøre sammenligningen så enkel som mulig. Investering i UV lamper med styresystem er skønnet til 3,2 mio.kr. /15/ for en 8-farve maskine.

Overgang fra solventbaseret teknologi til UV-hærdning kræver investeringer i hjælpeudstyr, dvs. køleanlæg for UV-lamper, mere effektiv køling af modtrykcylinder på trykmaskinen og eventuelt anlæg for etablering af oxygenfri atmosfære ved hjælp af nitrogen. Der er i de efterfølgende beregninger ikke forudsat installation af anlæg til nitrogenatmosfære i hærdezonen, idet sådanne installationer stadig er på udviklingsstadiet.

En betydelig investering ved overgang til UV-hærdende farver er udbygning af kølesystemet som - alt afhængig af køleprincip - skønnes til 0,6- 1,0 mio. kr. /37/. I de efterfølgende opstillinger er der regnet med en investering på 1,0 mio. kr. til et kølesystem, der arbejder efter det mindst energikrævende køleprincip.

Hvis man fastholder brugen af solventfarver må man påregne - før eller siden - at skulle investere i et efterbrændingsanlæg. Investeringen i et sådant anlæg skønnes til 2,8 mio. kr. /43/.

UV-hærdende farver kræver en væsentlig mere effektiv overfladebehandling (treating) af det materiale, der skal trykkes på, og hermed eventuelle investeringer i in-line anlæg til corona treating, her skønnet til 0,8 mio. kr.

Det større behov for el-energi ved overgang til UV-teknologi kan kræve udvidelse af el-forsyningsanlægget. Investeringen er ikke medregnet i de følgende beregninger.

Når det drejer sig om de egentlige maskintekniske forhold, stilles der krav om betydelige investeringer, idet det vil være nødvendigt at tilpasse maskindele såsom rørledninger, pumper, rakler og aniloxvalser, primært fordi UV-hærdende trykfarver har langt højere viskositet end solventbaserede farver og trykker med langt mindre lagtykkelse. Den samlede investering hertil er skønnet til 2,6 mio. kr. /15/.

Der stilles anderledes krav til periferiudstyr i et trykkeri, som vil benytte UV-teknologi i sammenligning med solventbaseret teknologi. Specielt må man lægge mærke til de forhold, der vedrører både det ydre miljø og arbejdsmiljøet, f.eks. ventilation og eventuel rensning af luften, når der anvendes solventfarver. (Noget tilsvarende ville i øvrigt gøre sig gældende ved brug af vandbaserede trykfarver, f.eks. i form af anlæg til opsamling og rensning af spildevand). Ved brug af solventfarver er det også nødvendigt med eksplosionssikre el-installationer, som i princippet kan spares ved brug af UV-teknologi. Ved ombygning af eksisterende maskine (scenarium 1 A og 1 B) får disse forhold ingen større betydning, men derimod ved nyanskaffelser (scenarium 2 A og 2 B). Omfanget af disse investeringer fremgår af opstillingen i afsnit 8.9.

8.4 Energiomkostninger

En række faktorer må overvejes i forbindelse med vurdering af energiomkostningerne for en UV-flexomaskine. Når det drejer sig om kørslen af selve flexotrykmaskinen, dvs. de enkelte trykværker og den fælles modtrykcylinder, gælder der stort set de samme betingelser som for solventfarver.

Når det derimod gælder tørreinstallationerne, kræver solventfarver, at der er mellemtørring mellem trykværkerne og en egentlig tørretunnel til sluttørring. Disse installationer fungerer med luft, som er opvarmet ved hjælp af elektricitet, gas eller olie. Hvis VOC dampene skal fjernes, må der installeres et anlæg for recirkulering og opkoncentrering af dampene samt en efterbrænder, der normalt er katalytisk. Alle disse installationer bortfalder ved brug af UV-hærdende farver.

I stedet for har man ved UV-hærdning et energisystem, som er ret så kompliceret at beregne, og det er derfor nødvendigt i hvert enkelt tilfælde at fremskaffe oplysninger om alle komponenter og de tilhørende data for at kunne foretage en pålidelig samlet vurdering. Det drejer sig således om at fremskaffe de grundlæggende data for:

	UV-lampernes nødvendige effekt
	den gennemsnitlige driftstid for lamperne
	energiforbrug ved stand-by
	vand- eller luftkølesystemets energiforbrug
	energiforbrug til ventilation for eventuel fjernelse af ozon
	generel ventilation og opvarmning
	eventuel nitrogeninstallation

og sammenligne disse data med kendte data for det eksisterende tørringsanlæg.

På grundlag af den aktuelle viden vurderes det, at der til en 8-farve flexomaskine, som er en ret almindelig maskintype til trykning af flexible emballager, er behov for 10 UV-lamper med en effekt på 160W/cm. Ved at antage en trykbredde på 150 cm som et repræsentativt eksempel, giver dette et effektbehov på 240 kW. Tallene gælder ved brug af UV-hærdende farver, der virker efter radikal princippet. For kationiske farver vil der formodentlig være tale om ca. 2/3 af denne effekt. Tallene gælder, hvis der opereres med hærdning af farverne i atmosfærisk luft. Hvis der etableres en atmosfære fri for oxygen i trykzonen ved hjælp af nitrogen, vil effektkravet angiveligt være reduceret til 50-60% af de nævnte 240 kW (se afsnit 7.2). Da hverken kationiske farver eller installationer for hærdning i nitrogen-atmosfære er færdigudviklede, er der i det efterfølgende ikke regnet med disse.

Ved stilstand, f.eks. ved maskinindstilling, nedsættes energiforbruget automatisk til stand-by niveau, som er ca. 25-30% af fuld styrke. Samtidig nedsættes kølesystemets effektivitet, og lampernes reflektorer og afskærmninger ændrer stilling, så strålingen ikke beskadiger substratet.

Følgende eksempler vil belyse omkostningerne ved disse driftsforhold (radikale UV-farver, ingen nitrogenatmosfære):

Under disse forudsætninger kan følgende omkostninger beregnes:

Produktionsenergi:
7 lamper x 150 cm x 0,160 kW/cm x 3.000 timer x 1,00 kr. = 504.000 kr.

Stand-by energi:
7 lamper x 150 cm x 0,048 kW/cm x 400 timer x 1,00 kr. = 20.160 kr.

Under produktion skal størstedelen af den tilførte energi fjernes, dels fra modtrykcylinderen, dels fra lampehusene. Dette udføres i praksis ved at etablere et lukket system med cirkulerende kølevand, som nedkøles af et køleanlæg via en varmeveksler.

Omkostningerne til køleenergi er ud fra erfaring /37/ sat til 20% af omkostningerne til den tilførte energi:

Køleenergi i alt:
20% af (504.000 kr. + 20.160) = 104.832 kr.

Samlede årlige energiomkostninger ved UV-hærdning: 628.992 kr.

Det samlede energiforbrug ved anvendelse af solvent- eller vandfarver til bredbane flexografi er anslået til ca. 85% af energiforbruget ved anvendelse af UV-hærdende farver (se afsnit 3.2).

Kalkulationen af energiomkostningerne er yderst usikker. I visse tilfælde kan forskellene være langt større, f.eks. hvis der til tørring af solventfarver anvendes andre energikilder end elektricitet, f.eks. naturgas eller olie, eller hvis lave emissionsgrænser kræver særlig effektiv efterbrænding af solventdampe fra tørringen. Varierende klimaforhold kan desuden have indflydelse på energiforbruget til tørring. Det må generelt dog siges, at omkostningerne til energi, uanset hvilken teknologi, der anvendes, kun udgør omkring 2-4% af de samlede produktionsomkostninger, og at det derfor næppe er disse overvejelser, der afgør UV-teknologiens succes.

8.5 Materialeomkostninger

De væsentlige afvigelser i materialeforbrug ved UV-teknologi sammenlignet med almindelig flexografi er forbrug af UV-lamper og trykfarver. I traditionel flexografi er der desuden et stort forbrug af fortyndere til indstilling af trykfarvernes viskositet. Dette bortfalder ved brug af UV-hærdende farver. Andre forbrugsgenstande i flexografi er rakelblade, der nedslides under trykningen. Nedslidningen er i høj grad afhængig af farvetypen og -kvaliteten, men det er formodentlig pigmenternes slibeeffekt, der er afgørende og ikke bindemiddelsystemet. Derfor er forbrug af rakler ikke taget med i overvejelserne.

Det er almindeligt at regne med en levetid for UV-lamper på 2.000 driftstimer. Ved anvendelse af samme produktionsdata som i afsnittet om energiforbrug, kan man nå til følgende kalkulation:

Omkostninger til lamper udregnes ud fra det gennemsnitlige antal tilsluttede lamper multipliceret med summen af produktionstid og stand-by tid og multipliceret med prisen på lamper divideret med lampernes levetid.

7 lamper x 3.400 timer x 4.000 kr. : 2.000 timer = ca. 47.000 kr./år.

Her er der regnet med, at lamperne udskiftes, medens de stadig har tilstrækkelig effekt til at give ordentlig hærdning. Lampernes levetid er i praksis afhængig af en passende renholdelse af lamper og reflektorer og en effektiv køling af lamperne.

Der er mange og afgørende ændringer i forholdene omkring omkostninger til trykfarver, når man sammenligner traditionelle solventbaserede farver med UV-hærdende farver.

På den ene side er prisen for UV-farver pr. kg væsentlig højere end prisen for solventbaserede farver. Men dette opvejes i høj grad af et mindre farveforbrug, som skyldes, at UV-farverne har et større indhold af pigment, og således kan give den nødvendige optiske density af trykket med en mindre påført lagtykkelse. Dette hænger dels sammen med UV-farvernes højere viskositet og den kendsgerning, at farvelaget ikke formindskes under tørringsprocessen, sådan som tilfældet er ved fordampningstørring af solventfarver. Det kræver omstilling af trykmaskinen at operere med det lille farvelag ved UV-teknologien, herunder udskiftning af aniloxvalserne til valser med mindre kopvolumen.

Til trykning af flexible emballager i flexo anvendes der store mængder dækhvid, en del af de standardiserede farver til 4-farvetryk: gul, magenta, cyan og sort, men også ret store mængder specialblandede nuancer. Beregningsbetingelserne varierer en del for disse forskellige kulører.

To praktiske forsøgstrykninger udført i Tyskland er refereret i litteraturen /15/. I det ene eksempel var gennemsnitspriserne for trykfarverne henholdsvis:

12,81 DM/kg for solventfarve
45,33 DM/kg for UV-hærdende farve

UV-farvernes pris var således 3,53 gange højere end solventsfarvernes pris.

Med samme krav til trykresultat for 5 farver gennem en større produktion viste det sig, at farveomkostningerne pr. 1.000 løbende meter flexibel folie, blev:

45,14 DM for solventfarve
45,33 DM for UV-hærdende farve,

altså praktisk taget samme omkostning.

Et andet eksempel stammer fra en praktisk forsøgsrække, hvor man i trykkerier gennem længere tid har registeret forholdene på 3 flexomaskiner med UV-farver og 13 maskiner med solventbaserede farver. Man har tilstræbt samme trykresultat (optisk density) ved en gennemsnitlig fortynding af solventfarverne i forholdet 1:1. Det viste sig, at forbruget af solventfarver var 2,9 gange højere end forbruget af UV-farve.

Ved at sammenligne dette forbrug med priserne fra første forsøg fås, at omkostningerne til UV-farver var 3,53 : 2,9 = 1,21 gange højere end omkostningerne til solventfarver.

Præcise forbrugstal til de efterfølgende kalkulationer og sammenligninger kan ikke fremskaffes, idet farvepriserne svinger meget. For solventfarvers vedkommende fra ca. 25 kr./kg for dækhvid, som der bruges meget af, til ca. 60 kr./kg for kulørte trykfarver. Forbruget svinger desuden meget afhængigt af trykordrernes design og karakter. De i afsnit 8.9 og 8.10 valgte tal, som er baseret på kalkulationer ud fra VOC-aftalen / /1/, / /2/, fra gennemsnitsbetragtninger over farvedækning af repræsentative emballager og fra de her refererede tyske undersøgelser /15/, er derfor behæftet med stor usikkerhed, men da samme forhold gør sig gældende for både solventfarver og UV-farver bliver differencen, som er den interessante størrelse, alligevel nogenlunde præcis.

Trykfarvepriserne skal tages med et vist forbehold, idet udviklingen sikkert på længere sigt vil være til gunst for UV-farverne, fordi UV-farvernes prisniveau formodentlig vil falde efterhånden, som teknologien vinder indpas. Det kan også tænkes, at UV-farverne giver anledning til et mere rationelt indkøbsmønster, idet samme farvetype formodentlig vil kunne anvendes til mange forskellige typer substrater, medens man må bruge flere forskellige typer solventfarver afhængigt af substrattyperne.

8.6 Personaleomkostninger

Umiddelbart må man forvente omtrent samme personaleomkostninger ved trykning med UV-farver og ved solventfarver. Der er sikkert gevinster ved UV-farver i forbindelse med mulighederne for en større grad af automation og styring af kvalitet og mindre rengøring af maskindele. Derimod vil en løbende laboratoriekontrol af restmonomerindholdet formodentlig være mere tidskrævende end en tilsvarende kontrol af restsolvent i traditionelle farver.

8.7 Produktivitet

Det er afgørende for den økonomiske vurdering af teknologierne hvor høj produktionshastighed, der kan opnås. Det har flere gange i det foregående været forudsat, at man med UV-hærdende farver kunne trykke med en hastighed på 200 m/min., hvilket også er nævnt i materiale fra maskinleverandører. Samme steds omtales trykhastigheder op til 250 m/min. for solventfarver. Ifølge oplysninger fra danske trykkerier trykkes der her i landet sjældent med disse hastigheder, men derimod med ca. 150 m/min. (med solventfarver).

De refererede tyske produktionsforsøg har som gennemsnit opgivet en produktivitet for UV-flexografi, der ligger på omkring 80% af værdien for trykning med solventfarver.

Denne produktivitet er dog sammensat af mange faktorer, hvoraf trykhastigheden kun er en. Man kan udmærket forestille sig, at der i en introduktionsperiode forekommer adskilligt flere maskinstop og ventetider end normalt, og at dette påvirker de opnåede resultater.

Når teknologien er gennemprøvet, og hvis det viser sig, at der kan opnås en trykhastighed på de i Danmark normale 150 m/min, taler alt dog for, at der er en gevinst for UV-teknologien. Hvis der i en virksomhed yderligere kan opnås en højere trykhastighed, vil det formodentlig kunne gælde både for tryk med solventfarver og UV-farver og dermed ikke forrykke billedet væsentligt.

Solventfarver giver anledning til løbende fordampning af opløsningsmidler og deraf følgende viskositetsstigning af farverne. Dette reguleres ved tilsætning af opløsningsmiddel, en proces, der kan forsinke produktionen og give anledning til kvalitetssvingninger. Tilsvarende problemer eksisterer ikke ved UV-teknologien. Også under fremstilling af prøvetryk og den normale indstilling af trykmaskinen sker der ved anvendelse af solventfarver en fordampning, som gør denne proces vanskelig at håndtere, og produktionsresultatet vanskeligt at forudsige. UV-farverne vil kunne give en langt mere kontrollabel, pålidelig og hurtig prøvetrykning og indkøring.

Ved maskinstilstand sker der let en indtørring af solventfarve, som kræver afvask. Tilsvarende indtørring er ukendt for UV-farver, der kun tørrer ved bestråling. Herved kan en del afvaskninger spares.

Da der ved brug af UV-farver kan opnås en bedre trykkvalitet, som samtidig kan holdes mere konstant, må man også kunne forudse en mindre kassationsprocent.

På baggrund af den nuværende konkrete viden, kan man ikke slutte andet, end at produktiviteten med UV-farver - efter en indkøringsperiode - ikke bliver ringere end med solventfarver, snarere bedre. I de følgende beregninger er det forudsat, at produktiviteten er ens for de to teknikker, men hvis denne forudsætning ikke er realistisk, falder sammenligningen til jorden, og den teknik (formodentlig UV), der kan opnå den største produktivitet, vil få et væsentligt forspring i forhold til den anden.

8.8 Specielle omkostninger

Der må forventes at være en række specielle, mindre økonomiske forskelle mellem traditionel solventbaseret teknologi og UV-teknologi. Der tænkes i denne sammenhæng på forskelle i transportomkostninger, emballageforbrug, forsikringspræmier og miljøafgifter.

Forskellene i transportomkostninger og lignende hænger sammen med det mindre forbrug af UV-farve i forhold til forbruget af solventfarver og vandfarver og omfatter blandt andet et mindre forbrug af emballager og hermed også mindre omkostninger til emballagebortskaffelse. Et groft skøn lyder på reduktion af disse omkostninger til ca. 50% for UV-farvers vedkommende i sammenligning med solventfarver.

En yderligere forskel i transportomkostningerne kan tilskrives, at solvent-baserede farver i modsætning til UV-farver klassificeres som farligt gods efter de internationale regler på dette område, og derfor kan belastes af højere fragtrater.

På forsikringsområdet er det særligt iøjefaldende, at brandforsikringerne, som er meget høje ved brug af solventbaserede flexofarver, vil kunne reduceres til omkring 20% ved overgang til UV-farver.

Miljøafgifterne kunne blandt andet omfatteCO₂-afgift, hvor solventfarver med tilhørende efterbrændinganlæg giver anledning tilCO₂ udslip. Tilsvarende gælder ikke UV-hærdende farver. Kommende "grønne" afgifter er ikke overvejet.

Det er meget vanskeligt at sætte mere nøjagtige tal på disse omkostninger og de er ikke taget med i de efterfølgende beregninger, men generelt er der tale om fordele for UV-teknologien.

8.9 Sammenligning af scenarium 1A og 1B

Som tidligere beskrevet består disse to scenarier i følgende:

1 A

Et emballagetrykkeri benytter en eksisterende flexomaskine, så den uforandret kan køre med solventbaserede farver, men den forsynes med et anlæg til opkoncentrering og katalytisk efterbrænding af VOC dampe fra farverne.

1 B

Samme trykkeri ombygger den eksisterende flexomaskine til at kunne anvende UV-hærdende trykfarver.

Følgende grovbudget er opstillet på grundlag af de i det foregående beskrevne vilkår. Investeringerne omfatter både de pågældende anlæg/udstyr og udgifter i forbindelse med installation. Et egentligt driftsbudget er ikke opstillet, idet det vil omfatte en lang række data, som dels er lokalt bestemt, dels er betinget af de enkelte ordres art og derfor må antages at være ens for de to teknologiers vedkommende. I stedet er der opstillet et groft budget over forskellene i driften.

Beløbene i disse - og de følgende - udregninger er fremkommet dels gennem de i det foregående beskrevne overvejelser, dels i form af konkrete oplysninger fra industrien, leverandører og litteraturen /15/, /37/, /1/, /2/, /38/, /39/.

Rent umiddelbart er der tale om en betydelig ekstrainvestering og en årlig stigning i driftsomkostninger på ca. 1,6 mio. kr. ved overgang fra solventbaseret til UV-baseret teknologi. Tallene skal dog ses i relation til, at de samlede investeringer i en flexomaskine som den aktuelle er ca. 20 mio. kr. Tallene kommenteres nærmere i afsnit 8.11.

8.10 Sammenligning af scenarium 2 A og 2 B

Disse to scenarier består i følgende:

Scenarium 2 A

Indkøb af ny flexomaskine beregnet til trykning med solventbaserede farver og forsynet med anlæg til katalytisk efterbrænding af VOC.

Scenarium 2 B

Indkøb af ny flexomaskine beregnet til trykning med UV-hærdende trykfarver og forsynet med anlæg for cirkulering af kølevand.

Her er merinvesteringen ved valg af UV-teknologi i stedet for solventteknologi "kun" ca. 1 mio. kr. og de årlige meromkostninger ca 0,8 mio. kr.

8.11 Sammendrag

På baggrund af de præsenterede grovbudgetter ser det ud til, at beslutningen om enten at vælge solventbaseret teknologi kombineret med katalytisk efterbrænding eller UV-teknologi hviler på et ret usikkert grundlag og næppe kan baseres på økonomiske overvejelser alene.

Det kan dog med sikkerhed siges, det kræver en betydelig investering i størrelsesordenen 7-8 mio. kr. at installere alt det nødvendige udstyr til UV-teknologi på en eksisterende flexomaskine af den valgte type, og det giver ingen forøget indtjening, snarere tværtimod

En tilnærmelsesvis tilsvarende reduktion af VOC-emissionen vil kunne opnås ved fastholdelse af solventfarver og installering af katalytisk efterbrænder. Dette vil kræve en langt mindre investering af størrelsesordenen 3 mio. kr. Det ser endvidere ud til at være en mere rentabel løsning end UV-teknologi.

Ved indkøb af en ny maskine, beregnet til UV-teknologi i stedet for solvent teknologi er forskellene i investering og drift noget mindre, og disse forskelle vil let kunne udlignes ved en mere rationel produktion med UV-farver.

I de økonomiske overvejelser bør der indgå, at trykkvaliteten vil kunne forbedres ved UV-teknologi, og at dette må være en betydelig konkurrenceparameter, der taler til fordel for UV-teknologi. Til gengæld vil man ved valg af UV-teknologi være pioner og hermed løbe en vis risiko for uforudsete tekniske problemer og heraf følgende forsinkelse af produktionen.

Det skal gentages, at beregningerne kun gælder en bestemt trykteknologi, nemlig flexografi på store trykmaskiner ved trykning af flexible emballager. Inden for andre anvendelser, kan forholdene være helt anderledes. Ved trykning af selvklæbende etiketter i flexo eller bogtryk, trykning af plastbægre i letterset, serigrafisk trykning, bliktryk, offsettryk af kartoner til drikkevarer, offsettryk af pengesedler og ved lakering af tryksager har UV-teknologien som tidligere omtalt allerede bevist sin overlegenhed.

Meget tyder på, at der inden for laminering af trykt flexibel emballage er store muligheder for med god rentabilitet at kunne erstatte solventbaserede to-komponentklæbere med UV-hærdende klæbere. Her er de tekniske vilkår helt anderledes end ved flexotrykning: Der ikke brug for så mange lamper som ved trykning, og der er ikke nødvendigvis en modtrykcylinder, hvis temperatur skal holdes nede. Hermed bliver både investering i lamper og køleanlæg af mindre betydning, og energiforbruget tilsvarende mindre.
 

9 Samlet miljøvurdering

9.1 Introduktion

Formålet med dette projekt har været at vurdere UV-hærdende trykfarver og -lakker i et samlet miljøperspektiv. I de tidligere kapitler, specielt i kapitel 3 og 4 er de enkelte fordele og ulemper for miljø og arbejdsmiljø nærmere beskrevet. I det følgende afsnit 9.2 foretages en samlet miljøvurdering af en flexibel emballage trykt i flexografi med henholdsvis solvent-baseret farve og UV-hærdende farve, og i afsnit 9.3 præsenteres resultaterne af en spørgeskemaundersøgelse, som viser hvorledes en række personer med nær tilknytning til emneområdet vurderer miljøforholdene.

Det fremgår af det tidligere beskrevne, at de væsentligste miljø- og arbejdsmiljøfordele er:

	Mulighed for en betydelig reduktion af VOC-emissionen fra den grafiske branche, specielt fra produktionen af flexible emballager (se kap. 3).
	Reduktion af VOC-eksponeringen i arbejdsmiljøet (se afsnit 4.1).

Generelle ulemper

De vigtigste ulemper for miljø og arbejdsmiljø er (i tilfældig rækkefølge):

	I visse tilfælde en beskeden vækst i energiforbrug (se afsnit 3.2).
	Risiko for hudskader som følge af hudkontakt med ikke-hærdede UV-farver og lakker (se afsnit 4.2 og afsnit 4.7).
	Til tider en generende lugt i arbejdsmiljøet og risiko for ubehagelig lugt af trykte produkter (se afsnit 3.5).
	Risiko for migrering af restmonomerer fra UV-farver og lakker til emballerede fødevarer (se afsnit 3.4).
	Besværliggørelse af de-inking af UV-trykte eller lakerede papirprodukter (se afsnit 3.3).

Det ville naturligvis være ønskeligt at kunne foretage en kvantitativ afvejning af samtlige miljømæssige fordele og ulemper, sådan som det kendes fra livscyklusvurderinger (LCA) og der findes faktisk metoder hertil, f.eks. UMIP-metoden /41/. Men dette vil kræve tilvejebringelse af data for omfanget og farligheden af de forskellige miljøbelastninger og anvendelse af en scoringsmodel, som ikke umiddelbart er tilgængelig for dette specifikke formål, og næppe lader sig konstruere uden at foretage en for voldsom forenkling af problematikken.

I det følgende gives en samlet vurdering af miljø- og arbejdsmiljøforhold på grundlag af de tilgængelige oplysninger. Da UV-hærdende farver og lakker anvendes mange forskellige steder i grafisk industri, og da der endvidere er nye områder, der tiltrækker sig særlig interesse, er der tale om mange, ret forskellige forhold, der vil komplicere vurderingen. Der er derfor - ligesom i det foregående kapitel om økonomiske forhold - foretaget en begrænsning af problemkomplekset, idet vurderingen kun vedrører flexografisk trykning af flexible emballager.

Valget af netop dette område hænger - som tidligere nævnt - sammen med, at det netop repræsenterer den største VOC-emission til miljøet og den potentielt største solventeksponering i arbejdsmiljøet, og at det udgør et brancheområde, hvor man tøver med hensyn til at indføre UV-teknologi (se afsnit 6.3.1). De områder, der er valgt fra, er dem hvor UV-teknologien allerede er indført i større eller mindre grad, og hvor alt tyder på, at teknologien vil få en voksende udbredelse. Det er desuden områder, hvor den samlede belastning af miljø og arbejdsmiljø er mindre end for det valgte brancheområde. I modsætning til forholdene set ud fra et økonomisk synspunkt vurderes det dog som realistisk at drage paraleller mellem miljøpåvirkningerne fra det valgte område og de områder der er fravalgt.

9.2 En flexibel emballages livscyklus

Den efterfølgende samlede vurdering af miljø- og arbejdsmiljøforhold, relateres til en flexografisk trykt flexibel emballages påvirkninger af miljø og arbejdsmiljø gennem produktets livscyklus, nemlig gennem de fire faser:

	Ressourceforbrug (forbrug af råvarer og energi, m.v.)
	Produktion (emissioner til vand, luft og jord samt arbejdsmiljø)
	Anvendelse (emballagens funktionelle kvaliteter, specielt påvirkningen af det emballerede produkt, m.v.)
	Bortskaffelse (og eventuel mulighed for genbrug)

Forhold vedrørende økonomi og trykkvalitet for emballagen er behandlet i kapitel 8.

Det er valgt - ligesom i gennemgangen af de økonomiske forhold i kapitel 8 - at opstille nogle praktiske alternative scenarier, hvor det er muligt indbyrdes at sammenligne de aktuelle miljøpåvirkninger. Disse alternativer er følgende:

	Udgangspunktet, dvs. situationen som den typisk ser ud i dag i industrien med anvendelse af solventbaseret farve til trykning af flexible emballager, passende fjernelse af solventdampe fra arbejdsmiljøet ved ventilation og direkte emission af VOC til det ydre miljø. (Nærmere beskrevet i afsnit 8.2)
	Scenarie 1A og 2A. Her er der etableret anlæg for efterbrænding af VOC ("end-of-pipe" løsning), enten på det eksisterende maskineri (1A) eller på nyt maskineri (2A). (Nærmere beskrevet i afsnit 8.2)
	Scenarie 1B og 2B. Disse scenarier omfatter overgang til UV-hærdende trykfarver ("renere teknologi" løsning), enten ved ombygning af eksisterende maskineri (1B) eller ved anskaffelse af ny trykmaskine, som er konstrueret til brug af UV-hærdende farver (2B). (Se afsnit 8.2).

Forholdene vil hermed kunne sammenfattes i følgende skema:

Tabel 9.1. Samlet oversigt over miljø- og arbejdsmiljøbelastninger fra flexible emballager trykt i flexografi med henholdsvis solventfarver, solventfarver med efterbrændning af VOC-dampe, og med UV-hærdende trykfarver.

I hvert af de efterfølgende beskrivende afsnit er det afslutningsvis forsøgt - rent kvalitativt - at sammenligne omfanget af den pågældende belastningstype for de tre situationer. Sammenligningen er altså vertikal i forhold til tabel 9.1, og der er ikke forsøgt nogen horisontal eller samlet sammenligning.

9.2.1. Ressourcer

I alle tre situationer, udgangsituationen, scenarie 1A og 2A, eller scenarie 1B og 2B, benyttes trykfarver, der er produceret ved hjælp af materialer fra den petrokemiske industri. Alle disse materialer er ikke-fornyelige. Det er ikke undersøgt nærmere, og det har heller ikke kunnet oplyses fra leverandører, om nogle af de anvendte råvarer giver anledning til større miljøbelastninger ved fremstillingen end andre.

På dette grundlag må det konstateres, at der på dette område ikke umiddelbart er nogen forskel mellem de tre situationer.

Energiforbruget vil her alene omhandle energiforbrug under produktion. Der er således set bort fra energiforbrug til fremstilling af råvarer og transport. Energiforbruget for en enkelt typisk trykmaskine i de tre situationer er skønnet i kapitlet om økonomi til:

Det ses heraf, at man både ved efterbrændning og ved brug af UV-teknologi vil få en stigning i energiforbrug, hvilket dels skyldes energiforbruget til efterbrænding i scenarie 1A og 2A, dels driften af UV-lamper og køling i scenarie 1B og 2B.

Det skal nævnes, at der i sammenligningen ikke er taget hensyn til, at man ved introduktion af den nyeste, og endnu ikke helt gennemprøvede teknologi, nemlig de nyeste, mest energibesparende lamper og etablering af en inert gas atmosfære i hærdezonen, formodentlig vil kunne opnå en besparelse i energiforbrug ved UV-teknologien, så den kommer til at ligge mere favorabelt end scenarie 1A og 2A.

9.2.2. Produktion

Emissionen af VOC fra flexotrykning af flexible emballager udgjorde 485 ton i Danmark i 1990. Emissionen stammer dels fra trykfarvernes indhold af solventer, dels fra den store mængde fortyndingsmidler som blandt andet anvendes til løbende justering af farvernes viskositet under trykningen. Ved etablering af installationer til efterbrænding (scenarie 1A og 2A) på alle flexografiske trykpresser, skønnes det, at emissionen vil kunne nedbringes med 95-99%, og derved vil kunne begrænses til 5-24 t/år. Denne reduktion vil kræve meget omfattende investeringer (kapitel 8, pkt. 8.9). Hertil kommer dog emissionen stammende fra afvask, som groft skønnes til ca. 50 t/år med en stærkt faldende tendens som følge af recirkulation af afvaskningsmiddel og introduktion af solventfri afrensning (f.eks. pulverrens).

Ved introduktion af UV-teknologi (scenarie 1B og 2B) undgås solventbaserede farver og fortyndere helt, men det må formodes, at det stadig i en årrække vil være nødvendigt at anvende organiske opløsningsmidler til rengøring af klicheer og maskindele. Emissionen af VOC skønnes derfor samlet at kunne begrænses til ca. 50 t/år med faldende tendens, hvis alle flexografiske maskiner, der i dag bruger solventbaseret farve går over til UV-teknologi.

De specifikke lugtgener og støjgener fra trykningen af flexibel emballage skyldes for udgangssituationens vedkommende solventdampe og støj fra ventilationsanlægget. Begge dele løses normalt ved optimering af anlæggene, dvs. afkast gennem høj skorsten og bedst mulig støjdæmpning af ventilationen.

Ved indførelse af efterbrændingsanlæg, kan der ske en omlægning af belastningerne fra lugt og støj. Solventdampene erstattes af røggasser, der giver langt mindre lugtgener, men alligevel til tider giver anledning til gener for omkringboende. Efterbrændingsanlægget kan desuden give anledning til stigende støjniveau afhængigt af dets udformning og anbringelse.

For UV-farvers vedkommende kan der forekomme tilfældige lugtgener, der skyldes UV-anlægget eller farverne (se afsnit 3.5). Lugten fra UV-produkter er helt speciel og giver let anledning til klager.

Ingen af de tre situationer udmærker sig ved at være problemfri, hvad angår lugt- eller støjgener, og belastningerne må vurderes som værende af nogenlunde samme størrelsesorden.

Der forekommer almindeligt affald af kasseret trykt folie, farverester, klicheer, klude og brugt afvaskningsmiddel fra flexografi, uanset om man bruger den ene eller den anden teknologi. Ved korrekt håndtering kan belastningen af miljøet minimeres.

I denne sammenhæng er det værd at bemærke, at UV-teknologien medfører en vis mængde specielt affald, f.eks. kasserede UV-lamper, som indeholder ret meget kviksølv (se afsnit 2.1.2) og eventuelt reaktive farverester, der - som alle andre farver - skal behandles som farligt affald, men som specielt kan give anledning til eksem eller allergi ved hudkontakt (se afsnit 4.2). Begge disse affaldstyper vil ved korrekt behandling og størst mulig grad af genindvinding ikke give anledning til problemer.

Hvis der tages de nødvendige forholdsregler, vil miljøbelastningen fra affald i de tre sammenlignede situationer være tilnærmelsesvis ens.

9.2.3. Arbejdsmiljø

I udgangssituationen vil man ved effektiv ventilation kunne begrænse koncentrationen af opløsningsmiddeldampe i arbejdsmiljøet mest muligt. Men trykkerne vil dog - afhængigt af produktionsudstyrets art og arbejdsmetoderne - kunne udsættes for varierende eksponering. Denne belastning af arbejdsmiljøet har gennem årtier været anset for at være en afgørende arbejdsmiljøfaktor inden for flexografi, og der er stor opmærksomhed omkring den fra alle sider. I situationer, hvor ventilationen ikke er tilstrækkelig til at begrænse eller forhindre eksponering, anvendes personlige værnemidler. Det drejer sig f.eks. om processerne ved blanding og fortynding af trykfarver samt ved afvask og rengøring af maskindele, m.m. uden for lukkede systemer.

Ved indførelse af efterbrænding, sker der i princippet ikke nogen ændring for arbejdsmiljøet. Men man kan måske forudse, at der til en vis grad må ske en nyetablering af ventilationsanlægget, der medfører en mere effektiv udsugning af solventdampe og dermed en mindre belastning af arbejdsmiljøet.

Ved indførelse af UV-teknologien fjernes de solventbaserede trykfarver helt fra arbejdsmiljøet og hermed eksponeringen for solventdampe. I forbindelse med selve trykningen sker der således en betydelig forbedring af arbejdsmiljøet. Da UV-farver desuden ikke kræver løbende fortynding eller ad hoc afvaskning på trykmaskinen som følge af indtørring, spares der også afvaskningsmidler (opløsningsmidler) hertil.

Rengøring af klicheer og maskindele, vil dog formodentlig stadig i et vist omfang foregå ved brug af opløsningsmidler, og i denne forbindelse vil der ikke kunne forudsiges nogen reduktion i arbejdsmiljøbelastningen.

Tilsammen vil indførelse af UV-teknologi (scenarie 1B og 2B) medføre en ganske betydelig reduktion af solventeksponeringen i arbejdsmiljøet sammenlignet med udgangssituationen og scenarie 1A og 2A.

I udgangssituationen arbejder man med trykfarver, fortyndere og afvaskningsmidler, der indeholder organiske opløsningsmidler, primært ethanol, propanoler, ethylacetat og iso-propylacetat. Hudkontakt med disse skal så vidt muligt undgås, da de affedter huden og således på længere sigt kan give anledning til eksem. Nogle af opløsningsmidlerne kan vandre gennem huden. I scenarie 1A og 2A sker der ingen ændring i arbejdsforholdene på dette område.

Indholdet af monomere og præ-polymere reaktive acrylater i UV-hærdende trykfarver udgør en risiko for irritation ved kontakt med hud og øjne, ligesom en eventuel dannelse af aerosoler fra roterende valser i særlige tilfælde vil kunne udgøre en risiko. En del acrylater er desuden sensibiliserende (allergifremkaldende) i varierende grad (se afsnit 4.2 ). Det vil afhænge af de aktuelle farvers sammensætning, hvor stor denne risiko er.

Når det drejer sig om hudirritation er der således en afgørende forskel i arbejdsmiljøbelastningen i de tre situationer. Der er naturligvis muligheder for at træffe foranstaltninger til at minimere eksponeringen, både for solventfarvers og UV-farvers vedkommende, men i praksis er der altid en risiko for eksponering, som altså må anses for at være langt mere alvorlig for UV-farvers vedkommende. Der er stor opmærksomhed på dette arbejdsmiljømæssige problem, især hvor UV-teknologien er noget nyt, og hvor man endnu ikke har nogen erfaringer i omgang med produkterne og klar opfattelse af omfanget af risikoen og skadernes art.

Inden for trykning af flexible emballager i flexografi er risikoen for dannelse af ozon og forurening af arbejdsmiljøet med denne luftart minimal med nutidige UV-installationer. Ligeledes er risikoen for direkte eller indirekte bestråling med UV-stråler minimal.

Det er næppe muligt at sammenligne på den ene side risikoen og graden af mulige nervesystemskader som følge af indånding af dampe fra opløsningsmidlerne i traditionel flexografisk teknik og på den anden side risikoen for og graden af hudskader som følge af hudkontakt med ikke-hærdede farver og lakker. Antallet af anmeldte skader på nervesystemet (herunder hjerneskader) er registreret for den grafiske branche som helhed (319 hjerneskader i perioden 1989-93), og hudskader efter UV-produkt eksponering også som helhed (10 skader i perioden 1984-94) /46//8/. Man skal være varsom med at drage forhastede slutninger ud fra disse tal.

Ved vurdering af risikoen må det i øvrigt tages i betragtning, hvilke forholdsregler der vil kunne begrænse eksponeringerne, og i hvilke grader.

9.2.4. Anvendelse

Der vil ved brug af solventfarver (udgangssituationen og scenarie 1A og 2A) være et ganske lille restindhold af solvent i den tørre farvefilm. Dette lader sig forholdsvis let teste på et laboratorium, hvilket løbende sker på de større emballagetrykkerier. Indholdet af restsolvent vil dels kunne frigøres til omgivelserne, dels kunne vandre (migrere) gennem det tynde emballagemateriale og forurene det emballerede produkt. Især for fødevarers vedkommende vil migreret restsolvent kunne påvirke det emballerede produkts lugt og smag i uheldig retning og gøre varen usælgelig (og måske uspiselig). Da mulighederne for at kontrollere indholdet af restsolvent er gode, stoppes mistænkelige leverancer i tide.

Når det gælder UV-hærdende trykfarver, består risikoen i den mulige migrering af ikke-hærdede monomere acrylater gennem plastmaterialet eller ved kontakt mellem den trykte yderside og den ubetrykte inderside af næste nytrykte emballage. Det er ikke kendt, hvilket omfang og art skaderne af en sådan migrering vil kunne give anledning til, og en løbende produktionskontrol vil være nødvendig. Der skal hertil anvendes analyseudstyr, som er mere bekosteligt end det tradionelle (se afsnit 3.4 og 7.2).

En miljømæssig sammenligning på dette felt vil - ligesom de foregående sammenligninger - omfatte ikke-sammenlignelige størrelser. En eventuel forurening af fødevarer med traditionelle opløsningsmidler fra flexofarver, f.eks. ethanol, ethylacetat og propanoler i de mængder, de måtte forefindes i emballagen, vil givetvis kunne påvirke visse fødevarers lugt og smag i negativ retning, men næppe udgøre nogen større sundhedsrisiko. Derimod vurderes det som mere sandsynligt, at en forurening med reaktive monomere acrylater vil udgøre en mere alvorlig sundhedsmæssig risiko.

Der er eksempler på, at produkter, der er trykt med UV-hærdende farver, har en ubehagelig, usædvanlig lugt. Hvis det forekommer, kan man risikere, at produktet kasseres eller fravælges alene på grund af lugten.

9.2.5. Bortskaffelse / genanvendelse

Selvom det er tanken på et eller andet tidspunkt at kunne foretage en affaldssortering af plastprodukter, er det ikke aktuelt for nærværende. Kasserede plastemballager vil blive sendt til forbrænding, uanset om de er trykt med solventfarver eller med UV-hærdende farver. Ved forbrændingen dannes luftarter, der næppe adskiller sig på afgørende punkter.

I tilfælde af, at emballagerne indsamles og sendes til genbrug, hvilket f.eks. kunne være aktuelt ved kassation af en hel produktion, f.eks. på grund af utilfredsstillende trykkvalitet eller lignende, findes der i dag ingen industrianlæg, som vil kunne fjerne hverken solventfarver eller UV-farver inden en eventuel omsmeltning. Det ville i givet fald være lettere ved udvaskning med solventer at fjerne tør solventbaseret trykfarve end hærdet UV-farve, men situationen er meget hypotetisk.

9.3 Spørgeskemaundersøgelse

I det foregående afsnit er der foretaget en kvalitativ sammenligning og vurdering af miljøforholdene inden for de enkelte belastningsområder. Resultaterne er baseret på vurdering af de oplysninger, som er tilvejebragt i forbindelse med projektarbejdet.

Til supplerende vurdering af miljø- og arbejdsmiljøforhold i forbindelse med indførelse og anvendelse af UV-teknologi i den grafiske branche er der foretaget en spørgeskemaundersøgelse blandt personer med forskellig tilknytning til UV-teknologi i Danmark. Denne undersøgelse giver et billede af de problemer, der er eller har været i forhold til den daglige håndtering af UV-produkterne, ligesom holdninger til og erfaringer med UV-teknologien kommer til udtryk.

Der er formuleret en række spørgsmål ud fra de i afsnit 3 og 4 beskrevne miljø- og arbejdsmiljøpåvirkninger, og et bredt udsnit af de personer, der på forskellig anden måde har tilknytning til UV-teknologien, er blevet bedt om at komme med deres vurdering af fordele og ulemper ved UV-teknologien i forhold til eksisterende teknologi. Svarpersonerne har således alene deres egne erfaringer som referencegrundlag for besvarelse af spørgeskemaet.

Der blev udsendt 40 spørgeskemaer og modtaget 33 besvarelser retur, altså en svarprocent på godt 80.

Spørgsmålene var inddelt i tre områder: Ydre miljø, arbejdsmiljø og trykteknik. Hvert spørgsmål blev indledt med en kort beskrivelse af problemstillingen, hvorefter svarpersonen blev bedt om sin vurdering ud fra den erfaring og det kendskab, vedkommende måtte have til emnet.

Spørgsmålene omhandlede følgende emner inden for de tre områder:

Alle spørgsmål kunne besvares med:

1. Meget stor fordel/ulempe//meget høj grad
2. Stor fordel/ulempe//høj grad
3. Middel/det samme som
4. Lille fordel/ulempe//mindre grad
5. Meget lille fordel/ulempe//slet ikke
6. Ved ikke

Spørgeskemaet blev udsendt til et bredt panel bestående af faglige og offentlige organisationer og instanser (Grafisk Arbejdsgiverforening, Grafisk Forbund, Arbejdstilsynet og Bedriftsundhedstjenesten), virksomheder hvor der arbejdes med UV-produkter samt leverandører af UV-farver, UV-produkter og handsker. Desuden til papirgenbrugsindustrien, der afsværter indsamlet papir til genbrug. Spørgeskemaerne blev så vidt muligt stilet til den person i organisationen, der måtte formodes at have den største erfaring, men det stod i øvrigt vedkommende frit for at overlade besvarelsen til en - om muligt - mere kompetent kollega.

Da ikke alle svarpersoner har svaret på alle spørgsmål i spørgeskemaet, vil svarprocenten ikke være beregnet ud fra helt samme tal hver gang, men variere lidt fra punkt til punkt.

Efterfølgende vil tendensen i spørgeskemaundersøgelsens besvarelser blive kommenteret såvel overordnet som under de relevante emner.

9.3.1. Oversigt

Nedenstående skema giver en samlet vurdering af miljøbelastning af UV farver og -lakker i forhold til traditionel teknologi baseret på svarene fra spørgeskemaundersøgelsen. For at sammenfatte spørgsmålene er der anvendt følgende symboler.

Meget stor fordel:	++++	(ca. 100 % af besvarelserne angiver en fordel)
Stor fordel:	+++	(ca. 75 % af besvarelserne angiver en fordel)
Mindre fordel:	++	(ca. 50 % af besvarelserne angiver en fordel)
Lille fordel:	+	(ca. 25 % af besvarelserne angiver en fordel)
Neutral:	0
Lille ulempe:	-	(ca. 25 % af besvarelserne angiver en ulempe)
Mindre ulempe:	- -	(ca. 50 % af besvarelserne angiver en ulempe)
Stor ulempe:	- - -	(ca. 75 % af besvarelserne angiver en ulempe)
Meget stor ulempe	- - - -	(ca. 100 % af besvarelserne angiver en ulempe)

Område		Vurdering
Ydre miljø	Ingen VOC emission	+++
	Behov for kraftig køling	-
	Problemer med de-inking	-
	Risiko for migration	-
	Affald af UV-produkter m.m.	0
	Energiforbrug	0 (+)
Arbejdsmiljø	Ingen VOC eksponering	+++
	Mindre brandfare	+++
	Risiko for hudsensibilisering	- -
	Mulighed for beskyttelse mod hudskader	(+++)
	Risiko for eksponering af ozon	-
	Risiko for UV-strålings skader	-
	Lugtgener	- -
Teknik	Lettere håndtering	++
	Hurtig tørring og vedhæftning	++
	Bedre trykkvalitet	+
	Generende lugt af trykte produkter	-

Fordele

Generelt viser den gennemførte spørgeskemaundersøgelse, at de fordele, UV-teknologien kan bibringe de berørte trykmetoder, vejes meget højt. Det drejer sig først og fremmest om ingen VOC emission til ydre miljø, ingen eksponering for VOC i arbejdsmiljøet og ingen brandfare ved anvendelse og opbevaring af produkterne. Dernæst gælder det de i miljømæssigt perspektiv sekundære fordele som følge af den bedre trykteknik.

De ulemper, der er en følge af UV-teknologien, vurderes i det store og hele mildt. Her er tale om risiko for hudgener som følge af kontakt med farven eller som følge af UV-bestråling, problemer med de-inking, risiko for migration, lugtgener samt udsættelse for ozon i arbejdsmiljøet.

I det følgende kommenteres de enkelte svar nærmere og relateres om muligt til de enkelte grene inden for branchen.

9.3.2. Ydre miljø

I spørgeskemaundersøgelsen peger næsten 90% af de afgivne svar på, at det i høj grad eller i meget høj grad er en fordel, at der ikke emitteres VOC til det ydre miljø ved anvendelse af UV-farver og lakker (se afsnit 3.1) Det interessante her er ikke, at det nuværende VOC niveau er bekymrende, men at så stor en del af de adspurgte er bevidste om, at VOC udslip til det ydre miljø er et stort problem. De ydre miljøforhold har altså betydning for en meget stor del af de adspurgte.

Bevidstheden omkring dette forhold kan dels skyldes almindelig bekymring for det generelle forureningsniveau, men kan også skyldes, at flere virksomheder forventer at blive pålagt en reduktion af deres VOC udledninger til det ydre miljø.

Spørgeskemaundersøgelsens spørgsmål om etablering af køling er ikke et egentligt miljøvurderingsspørgsmål, men hører mere hjemme under afsnittet om teknik og økonomi. Køling er dog meget ressourcekrævende og har således relation til påvirkninger af det ydre miljø. Med hensyn til den økonomiske parameter, har det relevans bl.a. i forbindelse med indførelse af BAT (Best Avalable Technique), idet der her opereres med den økonomiske parameter. (Se videre omtale under afsnit 9.3.4).

Kun 14% af svarpersonerne i spørgeskemaundersøgelsen anser problemet med vanskelig de-inking af tryksager trykt med UV for stort eller meget stort (se afsnit 3.3). Det kan skyldes flere ting, bl.a. at kun en beskeden del af UV-teknologiens anvendelsesområde involverer papir, der indsamles til genanvendelse. Det gælder f.eks. UV-lak på tryksager - specielt til omslag af f.eks. kataloger og større magasiner. Sandsynligvis er det kun en mindre del af disse tryksager, der indsamles til genbrug, resten gemmes og kasseres evt. senere med det brændbare affald. Problemet med afsværtning berører ikke de store anvendelsesområder for UV som trykning på fleksible emballager, etikettryk og bliktryk, hvilket sandsynligvis er årsagen til den forholdsvis ringe bekymring.

I følge spørgeskemaundersøgelsen er meningerne delte i spørgsmålet om migration, med en anelse overvægt til den side, der anser problemet for lille. Formentlig er det et udtryk for, at svarpersonerne repræsenterer forskellige dele af branchen, hvor forskellige vilkår gør sig gældende. Problemet er ikke aktuelt for virksomheder, der producerer produkter, der ikke kommer i berøring med fødevarer eller lignende, der kunne skades af evt. migrerende stoffer.

Det er et eksempel på, at en generel vurdering af UV-teknologien kan føre til bagatellisering af et problem, som er alt afgørende for en delbranche. De virksomheder, som producerer flexible emballager til fødevarer, opfatter imidlertid problemet med risiko for migration som meget stort, og de vil næppe gå ind for UV-hærdende farver og lamineringsklæbere, hvis ikke der findes en løsning på problemet (se afsnit 3.4).

Svarenes fordeling i spørgeskemaundersøgelsen viser, at kun en mindre del af svarpanelet (11-27%) finder, at problemet med affald fra UV-teknologien er stort eller meget stort. Det erkendes, at der er et problem, men godt en tredjedel mener, at dette er lille eller uden betydning. Usikkerhed omkring håndtering af nye affaldsfraktioner kan være en del af forklaringen på den skepsis, der trods alt er at spore med hensyn til affaldshåndtering. Problemet ser ud til at være størst med restfarve, hvilket kan skyldes håndtering af de "beskidte" farvebøtter. Den farve, der kommer til at sidde uden på farvebøtten tørrer jo ikke, som en solventfarve gør, og kan ved håndtering afsættes på hænderne. Hudproblemer kan blive en følge heraf, hvis man ikke tager de rigtige forholdsregler under arbejdet med farverne, også i en affaldssituation.

Vedrørende energiforbrug i forbindelse med UV-teknologi viser spørgeskemaundersøgelsen en pæn spredning af svarene. Spredningen må delvis tilskrives det tidligere omtalte forskellige referencegrundlag hos svarpersonerne, og besvarelserne kan være udtryk for, at det inden for visse områder bedre kan betale sig rent energimæssigt at gå over til UV-teknologi end inden for andre områder. Det harmonerer godt med, som omtalt i afsnittet om økonomi, at f.eks. køleanlæggene kan være meget forskelligt dimensioneret og dermed lægge beslag på en lige så forskellig del af energiforbruget.

9.3.3. Arbejdsmiljø

Godt 70% af besvarelserne i spørgeskemaundersøgelsen giver udtryk for, at et arbejdsmiljø uden VOC dampe er en stor eller meget stor fordel. Sammenligningsgrundlaget spiller igen en rolle her. For virksomheder, der allerede har etableret en effektiv ventilation, er fordelen ved at slippe for opløsningsmidler i arbejdsmiljøet mindre end for de virksomheder, hvor arbejdsmiljøet er meget belastet af opløsningsmidler.

Her spiller forbruget af afvaskningsmidler til renholdelse af maskinerne også en rolle, idet der ved trykning med UV-farver generelt kræves færre afvaskninger end ved tilsvarende trykning med solventfarver.

Den bevidstgørelse, der inden for de senere år er sket blandt medarbejdere og virksomheder om forskellige stoffers indvirkning på sundheden og ikke mindst en øget accept af at sige fra over for farlige stoffer i arbejdsmiljøet, er nok også en medvirkende årsag til, at værdien af et renere arbejdsklima vurderes så højt, som spørgeskemaundersøgelsen indikerer.

77% af spørgeskemaundersøgelsens svarpersoner vurderer det som en stor eller meget stor fordel, at der ikke er umiddelbar eksplosions- eller brandfare ved anvendelse eller oplagring af UV-produkter.

Denne tilkendegivelse kan være udtryk for opnåelse af en større tryghed i arbejdsmiljøet, når de store mængder opløsningsmidler ikke længere er til stede. Det kan også være udtryk for en rent økonomisk gevinst, nemlig en nedsat præmie på brandforsikringen.

53% af svarpersonerne anser risikoen for hudirritation og sensibilisering for at være stor eller meget stor, mens 30% anser det for at være et lille problem. Det fremgår af svarene, at vurderingen af problemerne holder sig i midterfelterne, og problemet vurderes altså ikke til at være meget stort (på nær et svar) ej heller uden betydning.

Problemer med hudsensibilisering hænger i meget høj grad sammen med den måde, UV-produkterne håndteres på i virksomheden, samt hvilke forholdsregler, der er taget for at imødekomme denne risiko.

Mellem 70 og 80% af svarpersonerne vurderer, at hudsensibiliseringen kan afhjælpes i høj eller meget høj grad ved foranstaltninger som brug af handsker, håndvask og afskærmning mod aerosoler. Det kunne være et udtryk for, at man erkender, der er et problem, men at fornuftige forholdsregler kan eliminere en væsentlig del af dette problem.

Det synes ud fra besvarelserne som om, at de personer, der arbejder direkte med UV-produkterne, er mindre skeptiske end dem, der beskæftiger sig med tingene på et mere teoretisk plan.

Kun 7 % af de personer, der har taget stilling til dette spørgsmål i spørgeskemaundersøgelsen, har vurderet, at ozondannelsen udgør et stort eller et meget stort problem i forbindelse med UV-hærdning. At angive, at problemet er stort eller meget stort, kan være udtryk for en naturlig respekt for ozon i arbejdsmiljøet eller muligvis en afspejling af, at de lampetyper, der arbejdes med, ikke er de nyeste på markedet og derfor eventuelt mere ozondannende.

Taget i betragtning, at de fleste lampesystemer i dag konstrueres, så der næsten ikke er udveksling af luften mellem lampehuset og omgivelserne, og at flere virksomheder har etableret udsugning ved trykmaskinen, der også fjerner ozonen, kan svarene tages som udtryk for en generel afklaret holdning til ozondannelsen.

23 % af svarpersonerne i spørgeskemaundersøgelsen vurderer risikoen for UV-strålingen til meget stor, stor eller middel, mens resten anser denne risiko for at være et lille problem eller være helt uden betydning. At en så stor del af svarene vurderer UV-strålingsrisikoen så lavt, kan have flere årsager, bl.a. kan det være udtryk for, at der er taget vare på problemet gennem passende afskærmning af lamperne. Det kan også være udtryk for, at i forhold til andre problemer er dette en bagatel, der rangerer meget lavt på risikoskalaen.

23% svarer i spørgeskemaundersøgelsen, at UV-produkternes lugt i arbejdsmiljøet er en stor eller en meget stor gene. Det kan være, men er ikke nødvendigvis, et udtryk for, at man er utryg ved UV-produkterne - altså at man forbinder lugten med giftighed - blot at UV-produkterne lugter anderledes end de farver, man er vant til at arbejde med, og derfor registrerer denne lugt særligt kraftigt. Denne sidste antagelse - at det er den anderledes lugt man registrerer - stemmer godt overens med erfaringerne fra de besøgte virksomheder.

9.3.4. Tekniske forhold

De sidste spørgsmål i spørgeskemaundersøgelsen har med fordele og ulemper rent trykteknisk at gøre, og er derfor ikke direkte relevante i forbindelse med en miljøvurdering på den måde, de her er formuleret. Alligevel udgør disse spørgsmål vægtige argumenter i diskussionen.

Kun 18% af svarene i spørgeskemaundersøgelsen angiver, at det i høj eller meget høj grad er etableringen af køleanlæg, der i givet fald ville afholde virksomheden fra at anvende UV-teknologien. Køleproblematikken er kritisk inden for flexotrykningen, hvor en central modtrykscylinder skal holde en konstant, lav temperatur under stor produktionshastighed. I andre trykmetoder er der ikke tilsvarende forhold, hvilket betyder, at køleproblematikken her er mindre betydende eller helt uden betydning. Det forklarer også, hvorfor en svarperson har erklæret sig uenig i spørgsmålets indledende tekst.

For nogle virksomheder står valget muligvis i sidste ende mellem to økonomiske onder, nemlig etablering af efterbrænder til solventfarverne eller overgang til UV-farver med de udgifter til køleanlæg, lamper m.m., der er forbundet hermed. Dette faktum kunne være grunden til, at så relativt få giver udtryk for, at udgifterne til etablering af et køleanlæg er en hindring for overgang til UV-farver.

Svarene antyder meget kraftigt, at UV-teknologien byder på nogle klare fordele rent trykteknisk. Disse fordele har naturligvis indflydelse på både den økonomiske og den miljømæssige side af sagen. Rent økonomisk betyder det færre omkostninger i form af sparet tid, mindre farveforbrug, færre afvaskninger, færre omtrykninger pga. afsmitning, hurtigere ekspeditionstid pr. ordre, hurtigere videreforarbejdning, mindre tidsforbrug til indstilling og løbende justeringer af maskinen under trykning. Miljømæssigt betyder det mindre spild af papir, mindre forbrug af farve og afvaskningsmidler.

Visse færdigtrykte UV-produkter har en gennemtrængende lugt, hvilket er meget uheldigt, især hvis produktet skal anvendes til fødevareemballage.

Spørgeskemaundersøgelsen afslører en meget stor spredning i holdningen til lugt af produkterne. Forklaringen på dette er nok igen den forskellige anvendelse af UV-produkter fra de forskellige virksomheder samt det faktum, at ikke alle UV-farver lugter. En virksomhed, der trykker emballager til fødevarer, vil naturligvis være meget sårbar, hvis de trykte emballager afgiver en ubehagelig lugt, eller kommer i forbindelse med stoffer fra det emballerede. Mindre sårbare er de virksomheder, der producerer plakater eller lignende til opsætning i det fri.

9.3.5. Konklusion på spørgeskemaundersøgelse

Spørgeskemaundersøgelsens force ligger i, at den giver et aktuelt billede af, hvordan virksomheder og andre, der arbejder med UV-teknologien, vurderer denne. Sammenligningsgrundlaget i denne undersøgelse er forskelligt fra svarperson til svarperson, idet nogle svarpersoner arbejder med UV-produkterne på et mere teoretisk plan end andre. For de enkelte virksomheder er det forskellige tryktekniker, der ligger til grund for hver enkelts vurdering, tryktekniker der ikke miljømæssigt er indbyrdes sammenlignelige, idet påvirkningerne til både det ydre miljø og arbejdsmiljøet kan være meget forskellige.

Ud fra de svar, der er fremkommet i spørgeskemaundersøgelsen, kan det konkluderes, at bevidstheden om, at det ydre miljø vil blive sparet for en væsentlig udledning af VOC, er til stede, endog til stede i overbevisende grad. Anvendelse af UV-teknologi er således her vurderet som en klar gevinst for det ydre miljø.

Hvad arbejdsmiljøet angår, vil reduktion af VOC-eksponeringen ifølge undersøgelsen udgøre en lige så stor fordel, idet anvendelsen af UV-produkter vil betyde en væsentlig nedgang i solventdampe i arbejdsmiljøet, evt. en total fjernelse af solvent-problemet for de virksomheder der helt overgår til UV-teknologi og samtidig anvender ikke-flygtige afvaskningsmidler.

Arbejdsmiljøet vil dog blive belastet af andre problemer, og her er hudgener forårsaget af acrylater i UV-produkterne den risiko, der i spørgeskemaundersøgelsen vægtes højst. Undersøgelsen viser dog, at der hersker en udbredt tillid til, at risikoen for at pådrage sig hudgener ved arbejde med UV-produkter kan forebygges tilpas effektivt ved fornuftig og ansvarlig håndtering af UV-produkterne.

De tryktekniske fordele er flere og vægtes af svarpanelet i undersøgelsen relativt højt. Her er det interessant at notere sig, at der i kølvandet på de tryktekniske fordele følger er række miljøfordele som bl.a. mindre forbrug af farve og afvaskningsmidler samt reduceret papirspild.
 

10 Konklusion

UV-hærdende trykfarver og -lakker udgør et reelt alternativ til solventbaserede trykfarver. Et alternativ, der har afgørende miljømæssige og arbejdsmiljømæssige fordele.

Den mest iøjefaldende fordel er, at UV-hærdende farver og -lakker ikke indeholder flygtige organiske opløsningsmidler, og derfor ikke giver anledning til forurening af miljøet eller arbejdsmiljøet med disse stoffer. En indførelse af UV-teknologien inden for alle de i denne rapport omtalte grafiske områder, vil kunne reducere emissionen af flygtige organiske opløsningsmidler (VOC) med i alt ca. 1.100 t/år. Reduktionen er især at finde inden for trykning i flexografi og inden for laminering af flexible emballager. Hvor stor fordelen ved at anvende opløsningsmiddelfri farver og lakker er for arbejdsmiljøet kan ikke gøres op i tal, men den vurderes generelt som meget stor. Tilsammen vurderes det, at fordelene for miljøet og arbejdsmiljøet er langt mere overbevisende end ulemperne.

Det er også tydeligt, at der er tekniske fordele ved UV-teknologien i form af let håndtering, ekstremt hurtig tørring og mere konstant og rationel produktion. Men køling kan være et stort teknisk problem. Det gælder især inden for trykning af flexible emballager i flexografi, hvor den fælles modtrykcylinder skal holdes på en konstant temperatur. Her imødeses udviklingen inden for "kolde" UV-lamper og introduktionen af en iltfri hærdezone ved hjælp af kvælstof med stor interesse.

Hertil kommer, at UV-teknologien vil kunne medvirke til en forbedret trykkvalitet og hermed forøget konkurrenceevne, specielt inden for flexografisk trykning.

Ulemperne på det miljømæssige, arbejdsmiljømæssige og sundhedsmæssige område er primært et - i mange tilfælde - forøget energiforbrug, risiko for irritation og allergi som følge af hudkontakt med UV-farver og lakker, samt risiko for migrering af restmonomerer fra farverne til emballerede levnedsmidler. Hertil kommer sekundært ulemper vedrørende lugt, ozondannelse, UV-stråling, farvestøvning og vanskeliggørelse af de-inking af trykt papir.

Inden for flere af de trykmetoder, hvor UV-farver allerede anvendes, er energiforbruget til hærdning af farverne ikke væsentligt højere end ved tørring af opløsningsmiddelbaserede farver. I visse tilfælde hævdes det endog, at energiforbruget er lavere. Men når det gælder de områder, hvor UV-farver endnu ikke er almindelige, og hvor der er en virkelig stor potentiel mulighed for reduktion af VOC-emissionen, f.eks. trykning af flexible emballager i flexografi, forventes energiforbruget til UV-hærdning at være en del større end ved fordampningstørring af traditionelle farver under de nuværende vilkår. Dette forhold vil dog nok ændre sig til fordel for UV-hærdning efterhånden som kravene til efterbrænding af opløsningsmiddelemissioner bliver strammet og UV teknologien udvikles.

Den hudirriterende og allergifremkaldende effekt skyldes primært UV-farvernes indhold af visse reaktive monomere fortyndingsmidler og visse fotoinitiatorer. Alle UV-hærdende produkter skal, i kraft af deres indhold af reaktive acrylater, mærkes som lokalirriterende (Xi).

Der er mange forskellige reaktive bindemidler, fortyndingsmidler og fotoinitiatorer til rådighed for farve- og lakproducenterne, og mange betydelige producenter undgår angiveligt at anvende de mest hudirriterende stoffer i deres produkter. Da farver og lakker imidlertid importeres fra mange forskellige lande, er der langt fra nogen garanti for, at alle de UV-produkter, der er på det danske marked, er produceret med samme hensyntagen. Det anbefales, at de mest hudirriterende komponenter - så vidt muligt - undgås.

Betydningen af den hudirriterende effekt vurderes dog generelt som begrænset under forudsætning af, at de gode muligheder for personlig beskyttelse, der eksisterer, benyttes f.eks. ved brug af egnede handsker, ved god hudhygiejne og ved generel forsigtig omgang med UV-hærdende produkter.

Risikoen for migrering af restmonomerer gennem emballagefilm i flexible emballager skønnes at være en væsentlig hindring for UV-hærdende farvers og lakkers indførelse inden for dette område. Der savnes både enkle testmetoder til måling af indholdet af restmonomerer og fastsættelse af grænseværdier.

En til tider generende lugt må også siges at være en ulempe ved tryksager og emballager, der er trykt med UV-farver og -lakker, men der er løsninger på dette problem, idet der kan produceres farver og lakker med særligt rene, nærmest lugtfri råvarer.

Selvom der dannes den sundhedsskadelige luftart ozon, når de kortbølgede UV-stråler påvirker luftens iltmolekyler, er problemet i de fleste tilfælde yderst begrænset, idet lamper og lampehuse er således konstrueret, at dannelsen og udslippet af ozon er minimalt.

UV-strålingen er skadelig for hud og øjne. UV-lamper bør være konstrueret sådan, at ingen udsættes for strålingen.

På hurtigt roterende valser, som kan forekomme på nogle trykmaskiner, kan trykfarverne danne aerosoler. Hvis det er tilfældet, er der risiko for indånding, og procesventilation vil her være nødvendig.

Når tryksager af papir og karton ønskes afsværtet (de-inking) for at fibrene kan genbruges, vil UV-hærdende farver og lakker udgøre et problem, idet de danner små flager, som kun vanskeligt kan fjernes fra fibermassen med de processer, som i dag anvendes. Da UV-teknologien endnu har en begrænset udbredelse, er problemet lille, men ved en større udbredelse kan man forudse voksende problemer.

Det forventes, at UV-teknologien vil blive yderligere udbredt inden for de områder, hvor den allerede er i brug, f.eks. trykning af selvklæbende etiketter i alle trykmetoder, tryk på plastbægre mm. i letterset, serigrafisk trykning, bliktryk, offsettryk af kartoner til drikkevarer og pengesedler og lakering af tryksager. Selvom dette betyder en miljømæssig forbedring, skal det bemærkes, at disse områder kun står for en ganske lille del af VOC-emissionen fra den grafiske branche.

Det er stadig usikkert, i hvilken grad UV-teknologien vil brede sig inden for nye områder som f.eks. bredbane flexografi til flexible emballager, fremstilling af emballagelaminater ved klæbning og inden for lakering af blikemballage. Det er her den store mulighed for reduktion i VOC-emissionen ligger, og de tekniske muligheder er store. Men kravene til investeringer i ombygning af eksisterende maskiner er betydelige og medvirker til en væsentlig stigning af produktionsomkostningerne. Inden for dybtryk og offsetrotation til trykning af flexible emballager ligger UV-teknologien formodentlig et godt stykke ud i fremtiden, men der tages dog skridt til at afprøve og indføre teknologien.

Indførelse af UV-teknologi inden for flexografi på plastfolier og laminater til flexible emballager har særlig stor bevågenhed, idet det netop er et område, hvor VOC-emissionen er betydelig. Selvom rapportens kalkulationer er behæftet med meget stor usikkerhed, er der næppe tvivl om, at de økonomiske forhold umiddelbart er til ugunst for UV-teknologien. Andre muligheder for at reducere VOC-emissionen, nemlig indførelse af vandbaserede farver eller installering af anlæg for katalytisk efterbrænding af opløsningmsiddeldampe fra traditionelle trykfarver og lakker er imidlertid heller ikke uden betydelige økonomiske problemer. Derimod er det ikke usandsynligt, at UV-hærdende lamineringsklæbere vil vise sig at være en både teknisk, miljømæssig og økonomisk god løsning, der vil kunne medføre en reduktion i VOC-emissionen på 100-140 t/år.

Indførelse af UV-teknologi inden for flexografi på plastfolier og laminater og inden for laminering vil være særlig aktuel i forbindelse med udvidelse af maskinparken eller udskiftning af gamle maskiner med nye, der er konstrueret til UV-teknologi, men ombygning af eksisterende maskiner til UV er næppe rentabel.

Der er foretaget en spørgeskemaundersøgelse blandt de mest erfarne personer på området i Danmark. Svarene bekræfter i høj grad den almindelige opfattelse af miljøforhold, arbejdsmiljøforhold, tekniske, kvalitetsmæsssige og andre forhold, der er beskrevet her. Men svarene afspejler også i en vis grad forskellige opfattelser, som hænger sammen med, at der er mange forskellige trykmetoder og trykte produkter, at UV-teknologien er velkendt nogle steder, men helt uafprøvet andre steder og at leverandører, brugere, organisationer, og konsulenter har forskellig indfaldsvinkel.

Mulighederne for at gøre UV-teknologien mere rentabel og tilgængelig, specielt inden for bredbane flexografi hænger primært sammen med udviklingen på følgende tre områder:

Videreudvikling, forbedring og indførelse af "kolde" UV-lamper, dvs. lamper, der giver mindre opvarmning af substrater og trykmaskine, herunder specielt modtrykcylinderen i flexografi og gerne samtidig større virkning i hærdeprocessen.

Oxygenfri atmosfære i hærdezonen ved hjælp af nitrogengennemstrømning af lampehusene, som nedsætter behovet for UV-stråling til ca. 50% og sikrer en bedre gennemhærdning af farvefilmen og hermed større sikkerhed mod migrering af restmonomerer. Endvidere vil det medføre besparelser i el-forbrug og muligvis medvirke til, at teknikken bliver mere konkurrencedygtig.

Kationiske eller andre UV-hærdende bindere, der kræver mindre UV-bestråling og giver bedre gennemhærdning, idet hærdningen fortsætter også efter at strålingen er ophørt.

Der arbejdes hos leverandørerne på disse tre områder, og det er vigtigt at holde sig løbende orienteret om udviklingen, idet gunstige resultater med kort varsel vil kunne gøre UV-teknologien konkurrencedygtig inden for alle de undersøgte grafiske områder.
 

Referencer

/1/ VOC reduktionsplan for Danske Dagblades Forhandlingsorganisation, Grafisk Arbejdsgiverforening og Emballageindustrien.

/2/ Gitte Gladding, Peter Fuglsang: VOC reduktionsplanen. Kortlægning af forbrug og emission for 1994 af flygtige organiske opløsningsmidler i den grafiske branche. Den Grafiske Højskole 1996/97.

/3/ Susanne Møller, Erik Silfverberg, Gitte Gladding, Rikke Dreyer: VOC-reduktion i den grafiske branche. Miljøstyrelsen. Miljørapport nr. 339, 1996.

/4/ Københavns Bogtrykkerforening og Reprolauget i Danmark: En analyse af grafiske produkter 1982.

/5/ Ole Brinch: Håndbog i grafisk produktion. Grafisk Litteratur 1991.

/6/ Erik Silfverberg: Papir og farve - og andre materialer i grafisk produktion. Grafisk Litteratur 1995.

/7/ R.H. Leach & R.J. Pierce: The Printing Ink Manual. Blueprint, London 1993.

/8/ Øyvind Omland og Christian Libak Pedersen: Hudproblemer ved anvendelse af (meth)acrylatbaserede UV-hærdende trykfarver og -lakker i Danmark. Arbejdsmiljøfondet, projekt nr. 1992-21, 1995.

/9/ Personlig santale. Torben Rylander, Akzo Nobel Inks A/S.

/10/Personlig samtale. Arne Nikolaisen, Coates Lorrilleux A/S.

/11/Personlig samtale. Per Gundersen, UCB Nordic A/S.

/12/Personlig samtale. Karin Efsen, Efsen Engineering A/S.

/13/Personlig samtale. Knud Andreassen, DPL Industries ApS.

/14/Udtalelse og informationsmateriale fra fa. Lütz Nölle, Tyskland.

/15/Georg Bolte, Manfred Hornschuh: UV-Flexo, G&K TechMedia 1995.

/16/Personlig samtale. Peter Klenert, Institut für Oberflächenmodifizierung, Abteilung Strahlungstechnick, Permosestrasse 15, Leipzig.

/17/Klemens Eherlitzer: Lässt UV-Licht die Folie in Zukunft kalt? Flexo Druck 5-94.

/18/Personlig samtale. Sylve Erichsson, Svecia, Sverige.

/19/P.K.T. Oldring & Co,: Chemistry & Technology of UV & EB formulations for Coating, Inks & Paints, vol. 1 & 2. Selective Industrial Training Associates Ltd., London 1991.

/20/Produktregistret. Kemiservice.

/21/Personlig samtale. Erik Olsen, Arbejdsmiljøinstituttet.

/22/W.K. Forrester: De-inking of UV-cured inks. Tappi Journal, maj 1987.

/23/G. Galland: De-inking varnished papers - the removal of specks. Paper Technology, december 1991.

/24/C.S. Moss: Referat fra Tappi Recycling Symposium 1997 ved Per JohanHouen. Papirforskning, Oslo 1, 1997.

/25/B. Lindberg: Interaction Phenomena and Barrier Properties of Plastic Packaging Material in Relation to Foodstuff. Food and Packaging Materials - Chemical Interactions. P. Ackermann 1995.

/26/J.R. Giacin: Factors Affecting Permeation, Sorption and Migration Processes in Package-Product Systems. Food and Packaging Materials - Chemical Interactions. P. Ackermann 1995.

/27/Mogens Kriegbaum: Ozondannelse og emission ved anvendelse af UV-hærdende lakker. DTI Miljøteknik 1992.

/28/E.P. Renard, R. Goydan & T. Stolki: Permeation of Multifunctional Acrylates through Selected Protective Glove Materials. Am. Ind. Hyg. Assoc. J. 53(2): 117-123.

/29/Personlig samtale. Bente Andersen, BST Vejle.

/30/Personlig samtale. John Niebling, Interket Trykkeri A/S.

/31/Personlig samtale. Geert Jørgensen, Superfoss Emballage A/S.

/32/Personlig samtale. Philip Shaughnessy, Glud & Marstrand A/S, Hedensted.

/33/Drent Graphic Machines, B.V. Holland

/34/Eshuis, B.V. Holland.

/35/Personlige notater UV-Flexo Seminar 1 & 2. Halle, Westphalen, Tyskland 1996/97.

/36/DPL Industries ApS, Dansk Proces Lys, Nærum.

/37/Personlig samtale. Alfred Lund, GRAM Refrigeration, Vojens.

/38/Personlig samtale. Carsten Svenningsen, Danisco Flexible Raackmann A/S.

/39/Personlig samtale. Henrik N. Friis, H. Normann-Friis A/S, Farum. (Dansk agent for Windmöller und Hölscher)

/40/Personlig samtale. Hans Henrik Uttenthal, C. Jul. Uttenthal A/S.

/41/UMIP. Henrik Wenschel, Michael Hauschild, Elisabeth Rasmussen: Miljøvurdering af produkter. Miljø & Energiministeriet, Miljøstyrelsen.

/42/Niels Christeian Broch, Rikke Schmidt Hansen, Bjarne W. Ørstrup: Model for vurdering af renere teknologi. Miljøprojekt 1994. Ikke udgivet.

/43/Personlig samtale. Bent Andersson, Strøm & Pedersen Vejle A/S

/44/Lisbeth Engel Hansen, Birgitte Torgius Møller, Ole. K. Jensen, Inge Winther: Inventering af miljøparametre ved flexografisk trykning. Delrapport: Miljøvurderinger af udvalgte produkter.

/45/EU direktiv 96/61/EC. 24. september 1996: Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC-direktivet)

/46/Arbejdstilsynet 1995: Grafisk Industri, Branchebillede 5.