Reduktion af emissionen af VOCIndhold4. Renere teknologi muligheder ved imprægnering 5. Renere teknologi muligheder ved industriel maling og lakering af
emner i træ 6. Renere teknologi muligheder ved industriel limning af
polstermøbler ForordFormål Formålet med denne publikation er at informere om eksisterende renere teknologi løsninger til at nedbringe emissionen af organiske opløsningsmidler til omgivelserne fra træ- og møbelvirksomheder. Målgruppe Materialet er rettet mod virksomheder og myndigheder, der har behov for at orientere sig om hvilke renere teknologi muligheder, der findes for at reducere emissionen af organiske opløsningsmidler, og hvor let tilgængelige de er. Forarbejde Udgangspunktet for dette materiale er en redegørelse udarbejdet af en teknisk arbejdsgruppe nedsat af træ- og møbelbranchen. Arbejdsgruppen havde tilknytning til Miljøstyrelsens og Dansk Industris Opløsningsmiddelgruppe og udgør en del af grundlaget for VOC-aftalen 1 . Redegørelsen er bearbejdet af Susanne Møller og Finn Folkerman, Dansk Teknologisk Institut til nærværende publikation. Styregruppe Publikationen er finansieret af Rådet vedrørende Genanven4delse og Mindre Forurenende Teknologi. Til opgaven har været knyttet en styregruppe med følgende sammensætning:
1) Note: Frivillig aftale om væsentlig reduktion af
industriel emission af organiske opløsningsmidler i perioden 1988 - 2000. 1. IndledningDer er i de seneste år opnået mange resultater med hensyn til nedbringelse af miljø- og sundhedsbelastningen fra organiske opløsningsmidler og andre miljøbelastende stoffer ved hjælp af renere teknologi løsninger. Den store mængde resultater kan i nogle tilfælde give anledning til manglende overblik og dermed følgende vanskeligheder, når der skal tages stilling til eventuelle ændringer. Publikationen har til formål at samle og formidle de brugbare resultater, der er opnået indenfor træ- og møbelbranchen. Oplysninger om emissionsbegrænsning ved rensningsløsninger må søges andet sted, blandt andet i /2/. Politisk prioritering Fra politisk side er det prioriteret højt, at udslippet af flygtige organiske forbindelser skal begrænses. Renere teknologi er ligeledes højt prioriteret i miljøpolitikken som et godt princip eller arbejdsredskab, når forureningen skal mindskes. Princippet indebærer, at forurening, der opstår i forbindelse med fremstilling, forbrug eller bortskaffelse af stoffer, materialer og produkter, forebygges eller begrænses mest muligt ved kilden. Kortlægning Kortlægning af de industrielle kilders fordeling og størrelse viste, at træ- og møbelbranchen i 1990 havde en emission på 3.100 tons 2. Kun jern- og metalindustrien og autobranchen havde højere emission. Andre industribrancher med stor emission er: Nærings- og nydelsesmiddelindustri, grafisk branche, plast branchen og kemisk industri. /2/ Arbejdsmiljø Denne publikation fokuserer på at beskrive tekniske løsninger, som formindsker miljø- og sundhedsbelastningen på omgivelserne uden for virksomheden. Løsninger af problemer i det ydre miljø må dog ikke kunne medføre en forringelse af arbejdsmiljøet inde på virksomheden og vice versa. Yderligere oplysninger om specifikke arbejdsmiljøforhold kan søges hos Arbejdstilsynet eller BST. Reduktionsplan Miljøstyrelsen og Dansk Industri har i fællesskab arbejdet på at opstille en reduktionsplan til væsentlig reduktion af emissionen af organiske opløsningsmidler, hvor reduktionen baseres på renere teknologi løsninger. VOC-aftale Reduktionen skal gennemføres som en frivillig aftale (også kaldet VOC-aftalen) mellem Dansk Industri (DI), enkelte branche foreninger, som ikke er medlem af DI, og Miljøstyrelsen. Arbejdet startede i 1989 i forbindelse med udgivelsen af Luftvejledningen, og aftalen blev underskrevet i 1995. De renere teknologi løsninger, som danner baggrund for den frivillige aftale, videreformidles i denne publikation. Økonomi Det er lagt til grund, at investeringer belaster mindst, når de indpasses i den enkelte virksomheds eget investeringstempo. Vurderingen af det rimelige i et udgiftsniveau afhænger endvidere af den pågældende virksomheds størrelse og økonomiske formåen i øvrigt. Der skelnes her og i aftalen mellem tekniske løsninger, der er umiddelbart muligt at gennemføre, og tekniske løsninger, der er betinget muligt at gennemføre. Umiddelbart muligt Ved umiddelbart muligt forstås, at teknikken er umiddelbart tilgængelig og eventuelt kun indebærer mindre tekniske tilpasninger. I de fleste tilfælde kræves kun begrænsede økonomiske investeringer. Betinget muligt Ved betinget muligt forstås, at visse betingelser skal opfyldes, før den pågældende teknik kan indføres. Der vil være forskellige grader af vanskeligheder forbundet med at overvinde de barrierer, som betingelserne udgør. Dette må vurderes fra sag til sag. Betingelserne kan både være af teknisk og af økonomisk art. En økonomisk betingelse kan f.eks. være en meget stor investering set i forhold til omsætningen. RT-princip Det er bedre at forebygge miljøproblemerne end at rydde op efter dem, når skaden først er sket. Renere teknologi tager bl.a. sigte på at gøre miljøbelastende arbejdsgange mindre belastende, skifte farlige stoffer ud med mindre farlige stoffer, formindske ressourceforbrug og mindske mængden af affald. Det skal erindres, at så enkel en ting som princippet om "god-husholdning" med virksomhedens opløsningsmidler og materialer i øvrigt kan give besparelser. Industriens vurdering De her angivne renere teknologi løsninger afspejler i vidt omfang en stor del af industriens egen vurdering af, hvor opnåeligt det vil være at foretage de beskrevne ændringer. Hovedparten af de beskrevne løsninger er først og fremmest rettet mod store virksomheder, der har en vis økonomisk formåen til investeringer i ny teknologi og en vis omsætning. Der er dog også beskrevet mindre økonomisk krævende løsninger. Det forventes, at løsninger, der virker på de store virksomheder, i et vist omfang også vil virke på små virksomheder, og at udstyret efterhånden vil blive billiggjort. Klorerede opløsningsmidler Publikationen omfatter ikke anvendelsen af klorerede opløsningsmidler, hvilket heller ikke har den store relevans i træ- og møbelbranchen. Klorerede forbindelser er ikke omfattet af den nævnte VOC-aftale men er reguleret på anden vis. 2) Note: Kortlægningens samlede resultat er offentliggjort i rapporten "VOC reduktionsplan", Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, nr. 50, 1995. [Tilbage til teksten] 2. MiljøeffektDefinition Mange flygtige organiske forbindelser går under betegnelsen "organiske opløsningsmidler", fordi de ofte benyttes som opløsningsmidler. Indimellem benyttes den engelske forkortelse VOC = Volatile Organic Compound. At stofferne er flygtige vil sige, at de i forskellig hastighed fordamper fra væskeform til gasform. Fordampningen afhænger af tryk og temperatur. Især temperaturen kan variere stærkt i forskellige industrielle processer. I forbindelse med VOC-aftalen er følgende afgrænsning benyttet: organiske forbindelser, der er flygtige ved anvendelsen og som ikke kondenserer og udfældes straks efter emissionen. Der er således ikke defineret f.eks. et interval for flygtigheden. Fotokemisk luftforurening Når de flygtige organiske forbindelser fordamper til atmosfæren, indgår de i et kompliceret samspil med kvælstofoxider (NOx) og sollys. Herved dannes forskellige mellemprodukter (fotokemiske oxidanter), hvoraf den mest betydende komponent er ozon. Udover ozon dannes peroxyacetylnitrat (PAN), hydrogenperoxid, aldehyder, fine partikler og en række radikaler med kort levetid. Disse processer foregår ved jordoverfladen op til ca. 1 km's højde. Ozonens tilstedeværelse i troposfæren3 må ikke forveksles med ozonlaget i stratosfæren. Luften og dermed emissionerne opholder sig i gennemsnit 3-5 dage i den nederste del af atmosfæren, hvorefter den opblandes i den øvrige del af troposfæren, hvor andre processer er dominerende. Kilder De væsentligste kilder til emission af NOx er forskellige forbrændingsprocesser, mens den største kilde til VOC-emission er trafik og industriel produktion af produkter til privat anvendelse som den næststørste. Effekt Fotokemisk luftforurening giver plante- og materialeskader. Under visse betingelser kan oxidant-koncentrationen blive så høj, at der kan opstå helbredsskader på mennesker, primært luftvejslidelser. Her vil helbredsmæssigt følsomme eller svækkede personer være mest udsat. Ved høje værdier tales ofte om fotokemisk smog, mens de lavere koncentrationer ind imellem betegnes som baggrundseffekt. En dansk undersøgelse fra 1983 har vist et reduceret høstudbytte på 5-10 procent pr. år afhængig af afgrøden på grund af fotokemisk luftforurening /1/. Baggrundsværdierne for ozon i troposfæren er i Europa øget over de sidste 30-40 år med 1-2% pr. år /2/. Fænomenet fotokemisk luftforurening er grænseoverskridende, således at opløsningsmidler udsendt for eksempel i Holland, kan give effekter i Danmark og omvendt; eller udslip fra Nordjylland kan mærkes på Sjælland. Dette afhænger blandt andet af de meteorologiske forhold. Miljøeffekterne er internationalt anerkendte. I 1991 blev en protokol 4 underskrevet af et stort antal europæiske lande inkl. Østeuropa, USA og Canada. Protokollen omfatter en reduktion på 30% af landets samlede menneskeskabte og grænseoverskridende VOC-emission (eksklusiv methan) inden år 2000, eventuelt en fastfrysning. Danmark har tilsluttet sig 30 % reduktion med 1985 som basisår. Flygtige organiske forbindelser omfatter et stort antal kemiske forbindelser, hvoraf mange som nævnt benyttes som opløsningsmidler. Forbindelserne tilhører flere af kemiens hovedgrupper alkaner, alkener, alkyner, aromater, aldehyder, ketoner, alkoholer, estre, klorerede hydrocarboner. Der har på internationalt plan været gjort en del overvejelser over, om der kan differentieres mellem de enkelte kemiske forbindelser, efter hvor stor tendens de har til fotokemisk ozondannelse. Methan og klorerede opløsningsmidler skiller sig klart ud ved at have meget lille potentiale til dannelse af fotokemisk ozon. Til gengæld kan klorerede opløsningsmidler give andre alvorlige miljø- og sundhedseffekter. Methan har stor betydning i forbindelse med drivhuseffekten. De øvrige flygtige organiske forbindelser adskiller sig så lidt fra hinanden, at det er vanskeligt at anbefale det ene stof frem for det andet. Supplerende litteratur Emnet omkring miljøeffekterne er kun behandlet meget summarisk her. Flere detaljer kan blandt andet findes i /1/, /2/, /3/, /4/ og /5/. 2.1 Referencer/1/: "Fotokemisk luftforurening - Dannelse, forekomst, effekter og kontrol". Jes Fenger, Ib Johansen, Lisbeth Mortensen og Helge Ro-Poulsen. Miljø-projekter nr. 45. Miljøministeriet, Miljøstyrelsen. Marts 1983. /2/: VOC reduktionsplan - Udarbejdelse af plan for nedbringelse af emission af flygtige organiske stoffer (VOC) i Danmark frem til år 2000. Susanne Møller for Opløsningsmiddelgruppen. Miljøstyrelsen, arbejdsrapport 50, 1995. /3/ "Strategi för flyktiga organiska ämnen (VOC) - Utsläpp, effekter, åtgärder". Carl-Elis Boström, Ulla Swarén, Berit Goldstein. Rapport 3763. Naturvårdsverket, Sverige, 1990. /4/ "Control Strategies for Photochemical Oxidants - Across Europe". Organisation for Economic Co-operation and Development (OECD), Paris, 1990. /5/ "Ozon som luftforurening". Jes Fenger. Temarapport DMU 1995/3, Miljø- og Energiministeriet. 3) Note: Troposfæren er atmosfærens nederste lag og er ca. 10 km tykt. Herover findes stratosfæren. [Tilbage til teksten] 4) Note: Protokollen er etableret under UN ECE (United Nations
Economic Commission for Europe). Organisationen har dog senere skiftet navn. Titlen er:
"Protocol to the 1979 convention on long-range transboundary air pollution concerning
the control of emissisons of volatile organic compounds or their transboundary
fluxes." 3. BranchenDe større bidragsydere til udledning af organiske opløsningsmidler indenfor træ- og møbelbranchen kan inddeles i de 3 nedenstående grupper, opgjort for 1988. De angivne antal virksomheder er cirka tal.
Indenfor disse 3 grupper er samlet virksomhedstyper med ens eller sammenlignelig produktionsteknologi, når der fokuseres på emission af organiske opløsningsmidler. Denne gruppering adskiller sig fra Danmarks Statistik, hvor der opdeles efter økonomisk hovedaktivitet og ikke efter teknologiske ligheder. Virksomheder, der normalt betegnes som Træimprægneringsanstalter og optræder i Danmarks Statistik under denne betegnelse, omfatter fortrinsvis virksomheder, der trykimprægnerer træ med vandbaserede imprægneringsvæsker. Disse virksomheder har ingen VOC-emission og er derfor ikke medtaget i dette materiale. De 3 virksomhedsgrupper omfattede 568 virksomheder i 1988 baseret på Danmarks Statistik. Den samlede omsætning var omkring 13 mia. kr. En mere detaljeret gennemgang af træ- og møbelbranchens struktur m.v. kan f.eks. findes i Arbejdsrapporten "Spredning af renere teknologi i træ- og møbelindustrien" /6/. Gennemgangen i kapitel 4 af reduktionsmuligheder er opdelt efter disse 3 grupper, idet dog den sidste gruppe er underopdelt i massivmøbler og polstermøbler. 3.1 Referencer/6/ Mikael Skou Andersen (red.). Spredning af renere teknologi i træ- og møbelindustrien. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, nr. 24, 1995. 4. Renere teknologi muligheder ved imprægnering4.1 Imprægnering af træ 4.1 Imprægnering af træVacuumimprægnering er baseret på anvendelse af mineralsk terpentin, som er en flygtig organisk forbindelse. Trykimprægnering er derimod baseret på uorganiske salte og er ikke omfattet af denne vejledning. Vacuumimprægnering af træ udføres af ca. 50 virksomheder i Danmark. Virksomhedernes hovedaktivitet er uden undtagelse vinduesproduktion eller maskinsnedkeri. Imprægneringen udføres på særlige anlæg, der styres efter påtrykt vacuum og procestid og godkendes af Dansk Imprægneringskontrol. 4.2 Formålet med imprægneringVacuumimprægnering udføres på træværk til yderdøre og vindues-karme og -rammer før malebehandling eller påføring af træbeskyttelse. Formålet er at beskytte træværket mod råd. Til imprægneringen anvendes en 5 - 6 % opløsning af alkyd bindemidler i mineralsk terpentin tilsat fungicid-aktive stoffer, TBTN eller TBTO (tributyltinnaphthenat eller tributyltinoxid). Mineralsk terpentin udgør langt hovedparten af imprægneringsvæskerne. Mængden af optaget væske bestemmes af standarden DS 2122/Insta 140, Klasse B: 5 mm indtrængning lateralt, det vil sige på tværs af fiberretningen og 50 mm ved endetræ. Endvidere skal optagelsen af imprægneringsvæske være mindst 26 kg pr. m3 imprægneret splintved. 4.3 Beskrivelse af procesforløb og VOC-udslipVacuumimprægnering foregår ved en styret begrænset optagelse af imprægneringsvæsken. Emnerne, som skal imprægneres, anbringes i en tryktank (imprægneringstank). Tryktanken er i lukket forbindelse med en lagertank med imprægneringsvæske. Tryktanken skiftevis evakueres og fyldes med væsken. Procestrin er typisk som vist på nedenstående flow-sheet: Figur 1 4.4 Rentek løsninger og effekten herafUmiddelbart mulige ændringer Substitution Der forekommer ingen umiddelbar mulighed for at substituere brugen af terpentin som imprægneringsvæske. Procesændringer Omkring 1970 var forbruget af imprægneringsvæske ca. 125 kg pr. m3 imprægneret splintved. Dette forbrug medførte efterfølgende langvarig drypning fra træet. Med indførelse af standarden DS 2122 ændredes forbruget i 1976 til min. 40 kg, idet kravet derefter var 10 mm lateral indtrængning men intet krav til indtrængning i endetræ. Reduktionen i forbruget af imprægneringsvæske skete samtidig med en forøgelse af koncentrationen af fungicider i væsken. DS 2122 ændredes i 1989 til det nu gældende, således at optagelsen af imprægneringsvæske skal være mindst 26 kg pr. m3 imprægneret splintved. Det antages, at gennemsnitlig 10 - 15 % af den samlede træmængde imprægneres svarende til et samlet forbrug på 2,6 - 3,9 kg pr. 500 kg træ (500 kg = 1 m3). DS 2122 forventes i nær fremtid ophævet og erstattet af de europæiske normer EN 351 og EN 599, hvor de nuværende beskyttelsesklasser afløses af 9 indtrængningsklasser og 5 optagelsesklasser. Dette indebærer, at imprægneringen i større omfang kan tilpasses den specifikke anvendelse af træet. Alligevel forventes de nye standarder kun at levne mulighed for en mindre reduktion af det gennemsnitlige forbrug af VOC pr. m3 træ i forhold til den nuværende praksis. Genvinding Genvinding af afdampet terpentin kan ske ved kondensation, forudsat der installeres de nødvendige filtre for hindring af tilstopning med alkydharpiks fra imprægneringsvæsken. Filtre baseret på aktivt kul kan anvendes til adsorption af dampene. Efter mætning foretages uddrivning fra kullene med overhedet kuldioxid, kondensation og rensning ved stripning. Genvindingsanlæg af den nævnte type er imidlertid overordentlig kostbare. Afbrænding Før afbrænding i fyringsanlæg af ventilationsluft med indhold af terpentindampe er en opkoncentrering normalt nødvendig, således at mængden af afkastluft svarer til behovet for fødeluft til fyret. Bemærk her, at luftbehovet i et fyr er ca. 25 m3 pr. 10 kW (= forbrænding af 1 kg olie pr. time). Behandling af typisk ventilationsbehov på 2.000 - 3.000 m3 luft pr. time kræver derfor kontinuerlig drift af et fyr på 1.000 kW (eller 1 MW) svarende til forbrænding af 100 kg olie pr. time. De fleste virksomheder vil ikke råde over et fyr af denne størrelse, således at umiddelbar afbrænding i et eksisterende fyr oftest ikke er realistisk. Rensning kan endvidere udføres ved installering af en termisk efterforbrænder før ventilationsafkastet. Ændringer betinget af teknisk udvikling Procesændringer Med den nuværende teknologi kan væskeoptagelsen på 26 kg pr. m3 splintved næppe reduceres væsentligt, idet der i så fald ikke er væske nok til at befordre (bære) indtrængningen i træet af de beskyttende aktive stoffer. Skift af trækvalitet til en større andel af kernetræ betyder i sig selv et mindre forbrug af imprægneringsvæske, idet en mindre andel af den samlede træmængde i så fald skal behandles. Substitution Bærervæsken terpentin kan tænkes substitueret med vand eller med indtrængning af fungiciderne i gasform uden brug af bærervæske. Begge løsninger vil eliminere forbrug og emission af VOC. Forsøg pågår med indføring i træet af de beskyttende stoffer i gasform. Dette er endnu langt fra færdigudviklet. Vand kan indtil videre ikke erstatte terpentin som bærer ved indtrængningen. Dels vil træet svulme op med stigende hyppighed af kastninger (træet slår sig og må kasseres), dels vil vand føre til fiberrejsning og behov for efterfølgende pudsning (slibning). Ved pudsningen fjernes en væsentlig del af de aktive stoffer, fordi koncentrationen af disse er størst i træets overflade. Holdbarheden af materialer til efterfølgende overfladebehandling forventes øget, således at traditionel vacuumimprægnering i en række tilfælde ikke længere vil være nødvendig. 4.5 Økonomiske konsekvenser af Rentek løsningerEt nyt komplet anlæg for rensning ved termisk efterforbrænding af ventilationsluften, 2.000 - 3.000 m3 pr. time, vil indebære en investering på 0,7 - 1,0 mill. kr (1995-priser). Tilslutning af afkastluft til et eksisterende fyr kan reducere investeringen mærkbart. Et komplet genvindingsanlæg for terpentin, baseret på aktivt kul og regenerering af kullene med kuldioxid, vil indebære en væsentlig større investering, sandsynligvis mindst 2,5 mill. (1995-priser). 4.6 Referencer til udviklings- og demonstrationsprojekterL-joint testing af imprægneret træ efter EN 330, DTI Træteknik 1994. Genvinding af organiske opløsningsmidler, Strøm & Pedersen A/S, Vejle 1986. 5. Renere teknologi muligheder ved industriel maling og lakering af emner i træ5.1 Maling og lakering af træ - generelt 5.1 Maling og lakering af træ - generelt5.1.1 Formålet med maling og lakering Maling og lakering er den afsluttende bearbejdningsproces, der sikrer produktet et ensartet udseende. Lakeringen tilfører overfladen følgende generelle egenskaber:
5.1.2 Malinger og lakker Malinger og lakker inddeles efter art af bindemiddel eller polymer. Der anvendes følgende forkortelser:
SH-lak Vigtigst og mest udbredt er SH-lakker, som nu indeholder 55 - 70 % VOC. SH-lakker er kendetegnet ved at give en god overfladekvalitet, der opfylder Møbelfakta krav og er egnede både til matte og blanke, klare og pigmenterede (farvede) overflader. I modsætning til de øvrige laksystemer fraspalter almindelige SH-lakker formaldehyd. Idag findes dog SH-laksystemer uden formaldehyd. Formaldehyd kan give sundhedsproblemer. Nogle lande (f.eks. Tyskland) har meget strenge regler for afdampning af formaldehyd fra færdige produkter, hvilket stiller særlige krav ved eksport til sådanne lande. PUR- og NC-lak PUR- og NC-lakker anvendes i mindre omfang. PUR-lakker indeholder VOC i samme omfang som SH-lakker. NC-lakker har et VOC-indhold på 70 - 80 %. PUR-lakker indeholder sundhedsskadelige stoffer, indtil de er færdighærdede, og de uhærdede lakker kræver særlige forholdsregler for at undgå arbejdsmiljøproblemer. Anvendelse af PUR-lakker kræver (som ved arbejde med andre isocyanat- og epoxyforbindelser) speciel uddannelse af operatørerne. UV-lak De væsentligste VOC-fattige laksystemer er UV- og vandige lakker. UV-lak indeholder 0 - 20 % VOC (oftest 0 - 5 %) og hærder ved hjælp af bestråling med ultraviolet lys. UV-lakker kan nu udover som klar lak også anvendes med pigmentering. De er lettest at anvende på plane flader, se dog afsnit 5.2.1 om vacumater. UV-lakker kan indeholde sundhedsskadelige stoffer, indtil de er færdighærdede. De uhærdede lakker kan kræve særlige forholdsregler for at undgå arbejdsmiljøproblemer. Vandig lak Vandige lakker indeholder kun 0 - 10 % VOC (oftest ca. 5 %). Lakkens indhold af vand bevirker en rejsning af træets fibre, som kræver ekstra slibning af overfladen for at opnå en tilfredsstillende kvalitet. Vandige lakker anvendes både til klare og pigmenterede lakeringer. Overfladen bliver ikke så modstandsdygtig over for vand og slag som SH-lak, og derfor anvendes vandige lakker ikke til emner, hvor der stilles store krav til slidstyrke (bordplader o.l.). En overflade med åbne porer kan ligeledes være vanskelig at opnå med vandige lakker. Bejdser, grundere og toplakker Alt efter formålet med et lakmateriale inddeles materialerne endvidere i bejdser, grundere/sealere og toplakker. Bejdse Bejdser kan være baseret på SH, NC eller UV. Vandige bejdser anvendes også under betegnelsen lynbejdse. Bejdse er ikke filmdannende og påføres alene for at give emnet en bestemt kulør. De påføres, indtil yderligere materiale afvises af emnet. Emnet bestemmer således den optagne mængde. Bejdser anvendes sammen med klare lakker men ikke i forbindelse med pigmenterede toplakker. Grundere og toplakker kan være SH, PUR, UV eller vandige. Grunder og toplak Grundere påføres for indledende dækning af emnet med påfølgende mellemslibning for trærejsning. Påføringen af grunderen og mellemslibningen er nødvendigt for at opnå tilfredsstillende vedhæftning og en glat overflade af toplakken. Meget høj finish kræver yderligere slibninger og gentagne påføringer af toplak. Indhold af tørstof og VOC i bejdser og lakker fremgår af skemaet Tabel 1.
Tabel 1 VOC-reduktion Reduceret emission af VOC opnås ved følgende generelle ændringer:
VOC-emission Som det fremgår af ovenstående afsnit, kan VOC-emissionen reduceres helt eller delvis afhængig af produktets form og anvendelsesformål. VOC-emissionen pr. m2 emne pr. påført lag kan opstilles som et matematisk udtryk:
Den samlede VOC-emission pr. m2 emne findes ved at addere emissionen fra hvert påført lag og malemateriale. Såfremt spildet ikke genanvendes til påføring, skal emissionen fra spild beregnes separat og adderes til emissionen fra den påførte lak/malemateriale. Ved hel eller delvis substitution og procesændring kan man principielt opnå reduktion i VOC-emission som vist ved eksemplerne i Tabel 2.
* ) Påklæbes med lim uden indhold af VOC.Tabel 2 5.2 Maling og lakering af plane emnerPlane emner er fortrinsvis døre, bord- og andre møbelplader samt skabssider og -låger til køkkenelementer. Plane emner kan være af massivt træ, fineret spånplade eller MDF (Medium Density Fiber board). Endvidere bygningsdele som parketstave og paneler til gulv, loft og væg. 5.2.1 Påføringsmetoder Til plane emner sondres der mellem 5 påføringsmetoder:
Sprøjtning i stak Ved manuel sprøjtning i stak forstås, at plader stakkes foran en sprøjtevæg, og alle plader påføres lak samtidig. Metoden anvendes til grunding og toplakering af kanter. Vacumater Vacumater for kantpåføring anvendes kun til UV-lakker. Der anvendes vacuum i påføringscellen for at undgå udsivning af lak- partikler gennem sprækker. Påføring ved hjælp af vacumater sker i et lukket system. Laktæppe Laktæppemaskiner anvendes til påføring af SH- og vandige lakker, grundere og toplakker. Der er næsten ingen spredning af malemateriale til omgivelserne. Udnyttelsen er nær 100 %. Bemærk dog, at der normalt sker en kraftig afdampning af VOC fra laktæppet. Kantdækningen ved tæppelakering er ringere end ved sprøjtning. Kantdækningen kan dog forbedres ved at skråtstille laktæppet 45° i forhold til emnets fremføringsretning. Sprøjteautomat Sprøjteautomater giver oftest den mest glatte lakfilm og den bedste kantdækning. Sprøjtning med UV-lak bør kun foregå i lukkede rum på grund af sundhedsfaren fra monomerer. Påføring ved sprøjtning giver generelt mindst 25 % overspray og dermed ringere udnyttelse af materialerne end tæppelakering eller påføring med lakvalse. Genvinding af forbisprøjt af materiale kan etableres i de fleste sprøjteautomater, således at spild minimeres. Lakvalser Lakvalser anvendes til pårulning af UV-lakker, grundere og toplakker, med 100 % tørstof. Såfremt udflydningen af toplak ikke skønnes tilfredsstillende kan der, efter behov og i mindre omfang, fortyndes med VOC. 5.2.2 Beskrivelse af procesforløb og VOC-udslip Bearbejdning af plademøbler sker mere eller mindre automatiseret. I stordrift foretages slibning og lakering af plademøbler fortrinsvis på fladbane, og de følgende beskrivelser vedrører fladbaneanlæg. Lakeringsanlæggene udformes individuelt, og der installeres en station/maskine for hver deloperation med elementer af bånd- eller rulleconveyor som bindeled mellem hvert trin i processen. Procesforløb består i pudsning/slibning vekslende med påføring af lak. Trærejsning som følge af påføringen og krav til jævnt udseende betyder, at der mellemslibes efter hver påføring. Emission af VOC sker efter hver påføring af lak. Der henvises i øvrigt til nedenstående flow-sheet. Fremgangsmåder Bearbejdning af plane emner omfatter følgende generelle operationer, der kombineres afhængigt af materialer og slutprodukt:
Beskrivelsen af traditionelle fremgangsmåder sondrer mellem 1) fuldstændigt plane emner, Fuldstændigt plane emner Procesforløbet fremgår af figur 2. Figur 2 Punkterne 2, 6 og 10 i figur 2 kan erstattes med sprøjteautomater. Plane emner med friser og/eller udfræsninger Emnegruppen inkluderer plane emner med uregelmæssig overflade f.eks. skabslåger med jalousi lameller. Ujævnheder bør maksimalt afvige 50 mm fra plan flade. Procesforløbet fremgår af figur 3.
Figur 3 Punkt 11 i figur 3 kan erstattes med tæppelakering. 5.2.3 Rentek løsninger ved substitution og effekten heraf Umiddelbart mulige ændringer Rentek løsninger indebærer i denne sammenhæng substitution med mindre VOC-holdige materialer kombineret med mindre påført lakmængde og/eller bedre udnyttelse. Lakering som overfladebehandling kan elimineres ved behandling af det pudsede emne med bionedbrydelig olie eller lud. Overfladerne kan i så fald blive mere smudsmodtagelige og mere arbejdskrævende at vedligeholde. Andre alternativer er pålægning af papir eller plastfolier i den ønskede kulør. Melaminimprægneret papir (melaminpapir) klæbes på de plane emner (typisk spånplader) under opvarmning og tryk i en presse. Herved kan opnås forskellige former for struktur og glans. Almindeligt papir og plastfolier presses på emnerne, efter at de er blevet påført lim i en limvalse. Ingen af de anvendte lime indeholder VOC. Melaminpapir og folier kan erstatte overfladebehandling med lak eller maling enten helt eller delvist (det vil sige kun toplak), mens almindeligt papir kun erstatter bejdse og grundlak. Som alternativ til de traditionelle opløsningsmiddelholdige laksystemer er de væsentligste, opløsningsmiddelfattige UV-lakker og vandige lakker. Procesændringer, der umiddelbart er teknisk mulige, angår fuldstændigt plane emner. Fuldstændigt plane emner Substitution af traditionelle SH-lakker kan ske med UV-lakker Substitution og proces-påført med valse eller vandige lakker påført ved sprøjtning og ændringtæppelakering. UV-lakker giver normalt den teknisk bedste lakering af disse to. Ved substitution af sprøjtning/tæppelakering med SH-lakker til UV-lakker og påføring med lakvalse kan den nye fremgangsmåde være som vist i figur 4.
Figur 4 Bemærk det kraftigt reducerede specifikke materialeforbrug i forhold til brug af SH-lakker. Ved krav om finish med højeste glans og dybdevirkning kan punkt 9 i figur 4 erstattes med automatisk rundløber sprøjtepåføring af SH-toplak. Ændringer betinget af teknisk udvikling Ændringer betinget af teknisk udvikling angår især plane emner med friser og/eller udfræsninger. Plane emner med friser og/eller udfræsninger Påføring med lakvalser og anvendelse af de dermed forbundne UV-lakker er principielt sjældent muligt ved påføring på plane emner med friser og/eller udfræsninger, se nedenfor om lukkede anlæg. Substitution Substitution til vandige lakker er normalt eneste realistiske mulighed, og overgang til disse afhænger af de vandige lakkers egenskaber set i forhold til den ønskede kvalitet. En mulig fremgangsmåde kan være, som det fremgår af figur 5, fortrinsvis med anvendelse af sprøjtepåføring:
Figur 5 Bemærk, at vandig bejdse ikke kan anvendes i kombination med vandige grundere og toplakker på grund af risiko for opblødning og udsvømning af bejdsens pigment. UV-lak kan anvendes på kanter og påføres med vacumat, såfremt dette er fordelagtigt og hensigtsmæssigt i kombination med andre materialer på flader og friser. Sprøjtning med UV-grundere og toplakker på flader og friser kan kun udføres ved automatisk sprøjtning i lukkede anlæg. Der kræves betydeligt know-how, og metoden har ringe udbredelse. Der forudsættes gode forstøvningsegenskaber af UV-lakkerne. 5.2.4 Økonomiske konsekvenser af Rentek løsninger Installering af nyt anlæg: substitution fra SH- til UV-lakker vil indebære en investering på 8 - 12 mill. kr (1995-priser). Ombygninger af eksisterende anlæg kan formentlig gennemføres for halvdelen af denne investering. Energiomkostningerne formindskes væsentligt. Substitution fra SH til vandige lakker vil indebære ombygninger af eksisterende anlæg til en pris af 1 - 2 mill. kr. Substitutionen vil medføre højere materialeomkostninger, da vandige lakker er dyrere end SH-lakker. 5.2.5 Referencer til udviklings- og demonstrationsprojekter Nyere projekter og redegørelser om maling og lakering i dansk træindustri og om substitution af lakmaterialer er: Miljøprojekt nr. 98. Renere teknologi i træ- og møbelbranchen. Miljøstyrelsen, 1988. Miljøvenlig møbellakering. Udvikling af sprøjte- og hærdeteknik for UV-lakker ved komplekse træ- og møbelelementer. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, 1990. Mikael Skou Andersen (red.). Spredning af renere teknologi i træ- og møbelindustrien. Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen, nr. 24, 1995. 5.3 Industriel lakering af massivmøbler og form- spændte emner i træ5.3.1 Massivmøbler generelt Massivmøbler er møbeldele fremstillet i massivt træ og af kompliceret form. Maling og lakering udføres på enkeltemner, oftest ophængt på og transporteret af en overhængende conveyor. Enkeltemner kan være hele møbelstel eller komponenter, herunder ben og armlæn til polstermøbler. Lakeringen sker ved sprøjtning i flere lag. På grund af trærejsningen udføres indledende pudsning af træoverfladen og mellemslibning efter hver påføring. Der anvendes lufttørring eller tørring ved konvektion. Tørring ved brug af IR stråling anvendes ikke til massivemner. 5.3.2 Påføringsmetoder Relevante påføringsmetoder til emner af kompliceret form er:
Lavtryks luftforstøvning Traditionel lavtryks luftforstøvning giver den bedste forstøvning og den mest glatte overflade. Højtryks airmix forstøvning Højtryks airmix forstøvning er principielt hydraulisk (airless) sprøjtning med tilsætning af luft ved mundstykket med henblik på bedre forstøvning. Metoden anvendes for at øge sprøjtehastighed og produktivitet. Begge metoder kan suppleres med elektrostatisk opladning for bedre kantdækning og nedbringelse af overspray. Sprøjtepistolerne kan betjenes manuelt, eller de kan monteres for automatisk sprøjtning på traversmaskiner med variabel slaglængde eller på malerobotter med mange frihedsgrader. Centrifugalforstøvning Centrifugalforstøvning udføres kun med opstillinger for automatisk sprøjtning. Endvidere er elektrostatisk opladning obligatorisk. Metoden giver generelt det mindste overspray, således at VOC-emissionen reduceres alene som følge heraf. Klokkepistoler monteres på traversmaskiner, mens skiver monteres på egen aksel, der repetitivt forskydes i lodret retning svarende til emnernes højde. Skiver placeres altid i midten af en omega-sløjfe på conveyor, og emnerne skal rotere under påføringen, det vil sige, så længe de befinder sig i sløjfen. Det er nemmere at arbejde med skiver end klokkepistoler ved forstøvning og påføring af vandige lakker. I figur 6 ses sprøjtepistoler på traversmaskine, der bevæger pistolerne op/ned i forhold til emnerne og med variabel slaglængde, der er tilpasset emnernes højde. Opstillingen viser plane emner, der passerer sprøjteopstillingen ophængt på conveyor. I figuren er vist både tværsnit og gestalt af opstillingen. I figur 7 er vist en sprøjterobot med 5 - 6 frihedsgrader. Robotten er opstillet i åben sprøjteboks og påfører stolestel som passerer ophængt på conveyor. Opstillingen er set skråt fra siden. billede mangler Figur 6 1. Emne Billede mangler Figur 7 1. Emne Placering af den roterende skive (disk) i figur 8 i Omega-sløjfe på (overhængende) conveyor. Emnerne roterer om egen akse under påføringen. Opstillingen i figur 8 er set ovenfra. Billede mangler Figur 8 5.3.3 Beskrivelse af procesforløb og VOC-udslip Procesforløb består i pudsning/slibning vekslende med påføring af bejdse og lak. Trærejsningen som følge af påføringen og krav til jævnt udseende betyder, at der mellemslibes efter hver påføring. Emission af VOC sker efter hver påføring af lak. Lakeringen omfatter følgende generelle operationer:
En traditionel fremgangsmåde for maling eller lakering af massive møbler fremgår af figur 9.
Figur 9 5.3.4 Rentek løsninger og effekten heraf Umiddelbart mulige procesændringer Substitution til lakering Lakering som overfladebehandling og deraf følgende VOC-emission kan elimineres ved behandling af det pudsede emne med bionedbrydelig olie eller lud. Overfladerne fremstår i så fald med et anderledes udseende end ved lakering og vil være mindre modstandsdygtig overfor smuds og vand. For lakering af massive træemner er substitution til vandige lakker normalt den eneste realistiske mulighed, og nedbringelse af VOC-emissionen afhænger af de vandige lakkers egenskaber set i forhold til den ønskede kvalitet. En mulig Rentek fremgangsmåde fremgår af flow-diagrammet i figur 10. Skift til påføringsmetode med bedre udnyttelse af lakmaterialet (mindre spild) vil også indebære reduktion af VOC-emissionen. Elektrostatisk opladning vil således normalt øge udnyttelsen. Faste opstillinger for elektrostatisk sprøjtning er bedst egnet til plane emner og emner, der egner sig for rotation under påføringen. Ændringer betinget af teknisk udvikling En yderligere reduktion af VOC-emissionen kan eventuelt ske ved at forberede de vandige lakkers egenskaber set i forhold til den ønskede kvalitet. Vandig bejdse bør ikke kombineres med vandige grundere og toplakker på grund af risiko for opblødning af bejdsen og dermed opsvømning af bejdsens pigment. 5.3.5 Økonomiske konsekvenser af Rentek løsninger Omstilling til brug af vandige lakker vil i mindre eksisterende anlæg alene indebære udskiftning af sprøjtepistoler og dyser. Den nødvendige investering er af størrelsen kr. 50.000 (1995-priser).
Figur 10 I større automatiske anlæg kan det være nødvendigt at erstatte klokkepistoler monteret på traversmaskiner med elektrostatiske airmix pistoler eller en roterende skive. Investeringen ved ombygning af et eksisterende anlæg anslås til 0,5-2 mill. kr. Investeringen i et helt nyt anlæg anslås til 2-8 mill. kr (1995-priser). Substitution til vandige lakker vil medføre højere materialeomkostninger, idet vandige lakker er dyrere end de øvrige lakmaterialer. 5.3.6 Referencer til udviklings- og demonstrationsprojekter Se afsnit 5.2.5 om industriel lakering af plane træemner. 6. Renere teknologi muligheder ved industriel limning af polstermøbler6.1 Limning af polstermøbler 6.1 Limning af polstermøblerPolstermøbler defineres som møbler, hvor sæde og ryg er fuldt polstret. Subsidiært træstel med løse puder. Fremstilling af polstermøbler er en afgrænset branche, der omtales i dette afsnit. Til polstermøbler anvendes stel i træ, plast eller metal. Langt hovedparten af møblets synlige overflade dækkes af påklæbet skum, der derefter betrækkes med møbelstof. Lakering foretages i meget begrænset omfang af møbelben og armlæn i træ. Der henvises til afsnit 5.3 om lakering af massivmøbler. 6.2 Formålet med limningLimstoffer anvendes til påklæbning af stof på skum og skum på møbelstel. Betrækning med tekstiler udføres efter klæbningen. Limning er en vigtig del af fremstillingsprocessen, og forbruget af limstoffer er betydeligt. 6.3 Beskrivelse af procesforløb og VOC-udslipProcesforløbet er vist skematisk på flow-sheet i figur 11.
Figur 11 6.4 Rentek løsninger og effekten herafUmiddelbart mulige ændringer Substitution Klæbning af skum foretages traditionelt med kontaktlime af typerne SBR (styren-butadien-gummi) og neopren, begge med et indhold af VOC på gennemsnitligt 80 %. VOC emitteres til luften fra sprøjtekabinen og i mindre omfang ved den efterfølgende tørring. De konventionelle kontaktlime erstattes fortrinsvis af vandige latex lime og senest også af vandige neopren lime. Udviklingen går mod større anvendelse af sidstnævnte, der tørrer hurtigere. VOC-emissionen fra vandige klæbere er nær nul. Mindre mængder ammoniak kan emitteres. I 1988 var 15 % af virksomhederne overgået til vandige lime. I 1995 skønnes andelen at være 65 - 75 %. Procesændringer Hvor konventionelle kontaktlime kan påsprøjtes skumdelene umiddelbart før klæbningen, skal vandige klæbere påsprøjtes et antal timer i forvejen. Praksis er derfor at påsprøjte limen ved arbejdsdagens begyndelse. Tørretiden før klæbning kan reduceres ved brug af infrarød paneler eller varmluftblæsere. Der arbejdes fortsat på at afkorte tørretiden for de vandige klæbere. Omlægningen betyder også, at der må oprettes en særlig lagerplads for skumdele med påført klæber. Doseringen af klæber til skumdelene skal være mere nøjagtig. Tykke lag har ringe klæbeevne, og vandige lime hæfter dårligt til glatte overflader og til polyolefin plaster, herunder polypropylen. Endvidere er der fare for blødgøring ved kontakt med olie og fedt. Nyere vandige klæbere af neopren-typen har i forhold til latex klæber forbedret klæbeevne og kortere tørretid. Installering af en tunnelovn for tørring af emner limet med vandige klæbere kan være nødvendigt. Alternativt anbefales det at vente 24 - 48 timer før montage af møbelstoffet. Brug af vandige klæbere forudsætter skift til sprøjter og fødebeholdere i rustfrit stål. Galvaniserede dele og dele i kobber og messing må ikke anvendes. Fordeling af vandige klæbere fra et centralt tilberedningsrum og pumpning til forbrugsstedet via rørsystemer, som det er sædvanligt for konventionelle kontaktlime, er ikke muligt. Vandige klæbere ødelægges af pumpetrykket. Fødebeholdere skal flyttes til sprøjtekabinen, og klæberen pumpes til sprøjtepistolen med en (lavtryks) dykpumpe af membrantypen. Ændringer betinget af teknisk udvikling Der forventes løbende forbedring af de vandige klæbere, hvad angår klæbeevne og tørretid. Anvendelse af neoprenklæbere i stedet for latex vil væsentligt forbedre klæbeevnen. 6.5 Økonomiske konsekvenser af Rentek løsningerDer kan påregnes følgende investeringer:
Der kan påregnes følgende ændringer i driftsomkostningerne:
6.6 Referencer til udviklings- og demonstrationsprojekterBrug af lime i virksomheder, der fremstiller polstermøbler, er undersøgt og beskrevet i følgende projektrapport: Klæbere i polstermøbel og skumforarbejdende industrier. Arbejdsrapport nr. 35, Miljøstyrelsen, 1990.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||