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

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