Substitution af diffundérbare råvarer i UV-hærdende lakker til træmøbler
Sammenfatning og konklusioner
Baggrund og formål
Lakker, som hærder ved bestråling med ultraviolet lys, er den væsentligste overfladebehandling i den danske møbelindustri og især til plademøbler. UV-hærdende grundlakker og sealere påføres med valse eller sprøjtning og hærdes herefter i specielle ovne med UV-lys. Lakkernes store fordel er en særdeles hurtig hærdning efter påføring hvilket muliggør håndtering og pakning efter mindre end 10 sekunder.
Når UV-hærdende lakker anvendes på træ vil den lavviskose del af disse lakker trænge ind i træet og således ikke kunne nås af UV-lys. De vil derfor forblive uhærdet. Endvidere kan lakken i større eller mindre grad indeholde stoffer og bindemidler, som ikke krydsbindes helt ved UV-bestrålingen. Disse uhærdede stoffer kan således uhindret diffundere ud af træet og af lakbehandlingen, når møblerne ender hos slutbrugeren og derved påvirke indeklimaet negativt.
En af de monomere, som anvendes i UV-lakformuleringer, er 1,6 hexandiolakrylat (HDDA, CAS 13048-33-4). Ifølge den nordiske SPIN database, blev der brugt i alt 31,8 tons anvendt til fremstilling af maling og lakker i Danmark i 2007. Dette bindemiddel er klassificeret som lokalirriterende med risikosætningerne R36/38 (Irriterer øjnene og huden) og R43 (Kan give overfølsomhed ved kontakt med huden), dvs. det er allergifremkaldende. Uhærdet HDDA kan således afdampe og eksponere forbrugere i boligmiljøet.
I den nordiske miljømærkning anses sundhedsbelastningen af allergi- og/eller kræftfremkaldende restmonomerer for at være så stor, at der stilles særskilte krav til det maksimale indhold af restmonomerer i f.eks. miljømærkekriterierne for kemiske byggeprodukter.
Formålet med projektet var således at fjerne eller kraftigt reducere diffundérbare stoffer i UV-hærdende grundlakker til møbler og hermed mindske udledningen af allergifremkaldende stoffer i boligmiljøet. Den primære komponent, som arbejdet har været koncentreret om, var HDDA.
Undersøgelsen
FORCE Technology har derfor i samarbejde med malingsproducenten Teknos udarbejdet dette projekt om reduktion af diffundérbare stoffer i UV-hærdende grundlakker til møbler.
En række leverandører af UV bindemidler, oligomerer og monomorer blev kontaktet med henblik på at skaffe oplysninger om mulige alternative råvarer. På baggrund af de alternative råvarers egenskaber, blev der stykket et afprøvningsprogram sammen for at komme frem til den bedste kombination af UV bindemiddel, oligomer og monomer. Testene blev udført af FORCE Technologys afdeling for Kemisk Analyse.
På baggrund af test i laboratorieskala blev den bedste kombination (formulering) af UV-lakken afprøvet på et professionelt lakeringsanlæg i et fuldskalaforsøg.
Hovedkonklusioner
Projektet har vist, at UV-hærdende møbellakker indeholder større eller mindre ureagerede monomere efter UV-hærdningen. Mængden af ureagerede monomere er blevet målt. Imidlertid kan lakleverandøren ved et omhyggeligt valg af relevante råvarer formindske denne emission. Valget kan udføres ved et grundigt miljørelateret studie af de råvarer, som indgår i den pågældende møbellak. Studiet bør primært koncentrere sig om lakkens monomere og bindemiddel, da de indgår med den største procentvise mængde i lakkens sammensætning. Monomeres og bindemidlers indhold af kemiske forbindelser vil i nogle tilfælde fremgå af deres lovpligtige sikkerhedsdatablad (hvor den procentvise grænse for stoffets farlighed er overskredet). Dette vil give en indikation af deres reaktivitet: Lavere reaktivitet (og utilstrækkelig UV-hærdning) medfører flere ureagerede forbindelser i lakken og medfører højere diffusion.
Ved samme litteraturstudie kan råvarer med deciderede sundheds- og miljøskadelige komponenter frasorteres.
Senere når møbellakken er færdigudviklet – dvs. når dens ønskede tekniske og kommercielle egenskaber (hærdning, glans, hårdhed, pris, m.m.) er opnået – vil en kemisk analyse kunne vise lakkens emissionsniveau efter UV-hærdning.
Projektresultater
Foruden gennemgangen af sikkerhedsdatablade på ca. 40 monomere/oligomere og bindemidler til UV-lakker viste undersøgelsen, at der var store forskelle mellem de nævnte råvares tendens til diffusion efter UV-hærdning. Eksempelvis viste den kemiske analyse, at lakfabrikanten blot ved at ændre sin kommercielt benyttede monomer HDDA til DPGDA (dipropylenglycol diakrylat – CAS 57472-68-1) eller TPGDA (tripropylenglycol diakrylat – CAS 42978-66-5) kunne emissionen reduceres betydeligt, Figur 0-1.
Skift fra HDDA til TPGDA betyder samtidigt, at der skiftes til akrylater med en større molekylvægt og dermed til mindre akut giftige akrylater.
Figur 0-1 Ekstrahérbar monomeremission mg/m² - indekseret
Denne optimering – sammen med en udskiftning af det benyttede bindemiddel – gav eksempelvis 2/3 reduktion på diffusionen af en tilfældigt udvalgt grundlak, Figur 0-2.
Figur 0-2 Ekstrahérbar monomeremission fra to UV-hærdede grundlakker mg/m² - indekseret
Skift til bindemidler (akrylater) med langt højere molekylvægt betyder samtidigt, at den akutte giftighed af UV-lakken reduceres.
Denne optimering kunne ifølge de udførte forsøg og undersøgelser gennemføres uden tekniske eller økonomiske konsekvenser for lakfabrikanten – og dermed slutbrugeren. Teknos begyndte derfor allerede under projektets forløb at ændre sammensætningen på deres UV-hærdende lakker for at kunne markedsføre mindre emitterende lakker. Denne produktoptimeringsproces foregår stadig ved projektets afslutning.
Selvom den endelige formulering ikke lå endeligt fast ved projektets afslutning, tyder alt dog på at de nye formuleringer består af renere råvarer, dvs. færre indholdsstoffer i slutproduktet, hvilket må anses som en fordel, når ikke der er komplet viden om indholdsstoffernes miljø- og sundhedsmæssige egenskaber.
Akrylater anses generelt for at være allergifremkaldende. Skift til andre akrylater fjerner således ikke denne risiko, men projektets resultater viser, at den opnåede optimering vil medføre en mindre diffusion af monomere fra lakerede træmøbler og dermed kunne bidrage til en forbedring af indeklimaet hos slutbrugeren.
Version 1.0 Januar 2011, © Miljøstyrelsen.