Reduktion af emissionen af VOC 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.
Figur 6 1. Emne
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.
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.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
