MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta

Ústav nábytku, designu a bydlení

DIPLOMOVÁ PRÁCE

EMISE VOC Z NÁTĚROVÝCH FILMŮ

2005/2006

MICHAL PERIČKA

Poděkování Děkuji vedoucímu diplomové práce Ing. Daniele Tesařové, Ph.D.

za

usměrňování a vedení při sestavování práce. V neposlední řadě Ing. Zdeňku Jerglovi a Ing. Aleši Petrovskému za poskytování rad, konzultací a odborné pomoci.

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Emise VOC z nátěrových filmů zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací.

Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne: 21.4.2006

podpis studenta:

ABSTRAKT

EMISE VOC Z NÁTĚROVÝCH FILMŮ Diplomová práce se zabývá problematikou stanovení organických těkavých látek emitovaných různými typy nátěrových hmot nanesených na inertním materiálu. Měření úniku emisí z nátěrových hmot se provádí ihned po nanesení na plochu. Dále se práce zabývá vlivem VOC látek na zdraví člověka, problematikou přípustných expozičních limitů chemických látek v pracovním prostředí a představuje současný stav nanášecích a vysoušecích technologií nátěrových hmot.

Klíčová slova: emise VOC, plynová chromatografie, BTEX, nátěrová hmota, nanášení nátěrových hmot, sušení nátěrových hmot, přípustné expoziční limity

ABSTRACT

VOC EMISSION FROM COATING The diploma work deals with problems of assessment of organic volatile substances, emitted by diffrent types of coat substances, laid on steady mass. Escape of emission from coat substances we measure immediately after paint application on some area. Diploma work deals with influence of VOC substances on human health, with problems of admissible exposure limits of chemical substances in the work area and it shows the present state of laying on and drying technologies of coating substances.

Keywords: VOC emission, gas chromatography, BTEX, coating substance, laying on coating substance, draying coating substance, admissible exposure limits

ANOTACE Při řešení diplomové práce jsem dospěl k závěru, že všechny testované nátěrové hmoty vykazují na počátku nanesení na plochu únik VOC látek z plochy, kromě olejové nátěrové hmoty, která vytvrzuje jiným mechanismem. Z dosažených výsledků je zřejmý rozdíl v množství emitováních VOC látek vodou ředitelnými a rozpouštědlovými nátěrovými hmotami. Rozpouštědlové nátěrové hmoty několikanásobně převyšují vodou ředitelné nátěrové hmoty únikem organických těkavých látek do okolního prostředí.

ANNOTATION By making my diploma work I find out, that all tested coat substances are showing escaping VOC substances from the area with the first laying on the area, except the oil coat substances, which have different mechanism. From gained results is evident the different in quantity of emitted VOC substances, between aqueous paint and dissolvent coat substances. Dissolvent coat substances overtop severalfold aqueous paint by escaping organic volatile substances to the area.

1

ÚVOD Ochrana životního prostředí je již několik let v popředí zájmu nejširší veřejnosti

nejenom naší, ale i ve světě. Velikost problémů spojených se zhoršujícím se životním prostředím vyžaduje soustředěné úsilí ekonomických i jiných zdrojů tak, aby ke zlepšení kvality životního prostředí došlo co možná v nejkratší době. Na nejkratší možné období je nutné omezit nepříznivé působení zhoršeného životního prostředí na zdraví lidí a hlavně na děti. Řešení daného problému spočívá ve změně přístupu společnosti k němu samotnému. Systémový přístup je potřebný pro řešení komplexní péče o životní prostředí, při kterém se jednotlivé subsystémy životního prostředí řeší ve vzájemných souvislostech. Pracovní prostředí, jako jeden ze subsystémů životního prostředí, je charakterizováno

složitou

strukturou

a

vzájemnými

vazbami

jednotlivých

problémových oblastí. Je to část životního prostředí, ve kterém se uskutečňuje společenské pracovní zařazení člověka. Význam péče o vytváření podmínek pro tvorbu a ochranu zdravého pracovního prostředí na pracovištích podtrhuje fakt, že se jedná o prostředí, kde pracující stráví téměř třetinu svého života (KVÍČALA, B., 1991). Tato diplomová práce se zaměřuje jen na jednu složku ovlivňující kvalitu pracovního prostředí a tím jsou chemické škodliviny. Cílem této diplomové práce bude měření jak kvantitativních, tak kvalitativních emisí VOC látek u různých typů nátěrových hmot. Výsledky budou porovnány s tzv. pozadím, což jsou hodnoty koncentrací emisí naměřených při normálních podmínkách ve vnitřním prostředí budovy podle platné legislativy. Dále budou porovnány navzájem mezi sebou a budou vyhodnoceny od nátěrové hmoty nejméně až po nátěrovou hmotu nejvíce zatěžující pracovní prostředí.

6

2

ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU MĚŘENÍ EMISÍ VOC

EMITOVANÝCH NÁTĚROVÝMI FILMY Od roku 2000 do roku 2001 jsou VOC vykazovány dle definice z vyhlášky M.P č. 97/2000 Sb., to znamená, že jde o všechny těkavé organické sloučeniny s výjimkou methanu, které při teplotě 293,15 K vykazují tlak par nejméně 0,01 kPa, nebo které jsou srovnatelně těkavé za daných podmínek jejich aplikace. Do roku 1999 byly jako VOC vykazovány všechny organické sloučeniny, které při teplotě 293,15 K vykazují tlak par nejméně 0,01 kPa, včetně methanu. Od roku 2002 jsou VOC vykazovány podle definice ze zákona o ovzduší č. 86/2002 Sb. - těkavou organickou látkou je jakákoli organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, která při teplotě 20 °C (293,15 K) má tlak par 0,01 kPa nebo více nebo má odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití, a která může v průběhu své přítomnosti v ovzduší reagovat za spolupůsobení slunečního záření s oxidy dusíku za vzniku fotochemických oxidantů. Od roku 2004 je opět změněna definice VOC v zákoně o ovzduší č. 86/2002 Sb. - těkavou organickou látkou je jakákoli organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, která při teplotě 20 °C (293,15 K) má tlak par 0,01 kPa nebo více nebo má odpovídající těkavost za konkrétních podmínek jejího použití nebo která může v průběhu své přítomnosti v ovzduší reagovat za spolupůsobení slunečního záření s oxidy dusíku za vzniku fotochemických oxidantů. Podle zákona č. 385/2005 Sb., kterým se mění zákon č. 86/2002 Sb., o ochraně ovzduší, je: Těkavou organickou látkou (VOC) jakákoli organická sloučenina nebo směs organických sloučenin, s výjimkou methanu, jejíž počáteční bod varu je menší nebo roven 250 °C, při normálním atmosférickém tlaku 101,3 kPa. Těkavé organické látky VOC (volatile organic compouds or chemicals) jsou látky zařazující se mezi největší zdroje znečištění vnitřního a vnějšího prostředí. Organické látky můžeme klasifikovat podle WHO 1989 (Mezinárodní zdravotnická organizace) na: •

VVOC – velmi těkavé organické látky (very volatile organic compounds), jejich bod varu je <0 až 50 – 100 °C. Látky se zachytávají z ovzduší pomocí adsorpce na aktivní uhlí. Formaldehyd, jako představitel VVOC je brán v úvahu pro svůj zdravotní význam separátně. Dále do této skupiny patří vysokovroucí polychrolované bifenyly (PCB)

7

•

VOC – těkavé organické látky (volatile organic compounds), jejich bod varu je mezi 50 – 100 až 240 – 260 °C. Látky se zachytávají pomocí adsorpce na Tenax, grafitovaný uhlík nebo na aktivní uhlí.

•

SVOC – semi těkavé organické látky (semi volatile organic compounds), jejich bod varu je 240 – 260 až 380 – 400 °C. Látky se mohou zachytávat z ovzduší na polyuretanovou pěnu nebo XAD-2. Do této skupiny látek můžeme zařadit různé látky určené pro ochranu dřeva (biocidy, lindan, pentachlorfenol-PCP, pyretroidy).

•

POM – organické látky spojené s matricí drobných částic a organickou hmotou drobných částic (organic compounds associated with particulate matter or particulate organic matter), jejich bod varu je > 380 °C. Látky je schopné zachytit pomocí filtru. Látky typu POM jsou vázány výhradně na částečky prachu a v plynné fázi vzduchu jsou těžko prokazatelné. Nacházejí se výhradně na povrchu materiálů a ve vzduchu se vyskytují ve velice nízkých koncentracích a proto jsou špatně detekovatelné. Dalším pojmem používaným ve vztahu k těkavým organickým látkám je TVOC.

Jedná se o indikátor stavu ovzduší ve vnitřním prostoru. TVOC (total volatile organic compounds) se používá pro měření vzduchu uvnitř prostoru a udává celkové množství organických komponentů. Ještě není stanovena jednotná metodika měření a stanovení hodnot, které by určovali kvalitativní parametry stavu ovzduší vnitřního prostoru. Hodnotu TVOC je možné stanovit dvěma způsoby. Jedna je stanovení ekvivalentní hodnoty ze součtu plynových chromatogramů a druhá je součtem jednotlivých naměřených sloučenin. Oba typy stanovení hodnot mohou podle způsobu měření a sestavení zkoušky vyvodit různé hodnoty TVOC. Těkavé organické látky jsou nedílnou součástí skoro všech výrobních a zpracovatelských technologií. Dále doprovázejí většinu výrobků určených jak pro osobní potřebu, tak i pro používaní v interiérech a exteriérech. Ve venkovním prostředí jsou zdroje VOC především silniční doprava a průmysl. V interiérech jsou hlavními znečišťovateli ovzduší, různé stavební látky a výrobky povrchově upravované. Dále jsou látky VOC produkovány látkovou výměnou jak od lidí, tak od zvířat. Na prvním místě jsou však různé mikroorganismy žijící vedle nás. Aktivita obyvatel ve vnitřním prostředí značně ovlivňuje koncentraci těkavých organických látek. V interiérech jsou nežádoucí emise z čistících prostředků, z různých rozpouštědel, z prostředků určených pro hubení hmyzu, z kosmetických přípravků, z kouření atd. 8

Prvním legislativním krokem EU z hlediska VOC látek byla IPPC – směrnice o integrované prevenci a omezování znečištění a EIA – posuzování vlivu znečištění na životní prostředí (implementace v zákonu o odpadech 185/2001 Sb.). Tato ustanovení se týkala převážně velkých zdrojů znečištění. Dne 14. 2. 2002 schvaluje parlament ČR, implementaci směrnice rady EÚ 1999/13/ES a 1999/13/EC on March 1999 on thein limitation of emissions of VOC duete the use of organic solvents in certain activities and installations (omezování emisí VOC vznikajících při používání organických rozpouštědel) do ustanovení zákona o ochraně ovzduší č.86/2002 Sb. Cílem směrnice platné pro všechny členské státy EÚ je preventivně omezit a zamezit účinkům VOC látek na životní prostředí a člověka (BRUNECKÝ, P., 2005). Formaldehyd, který je považován za velmi škodlivou látku pro zdraví, nemusí však být nejnebezpečnější. Látky řadící se do skupiny VOC mohou být daleko více nebezpečné pro životní prostředí a pro organismy, které se dostávají do styku s těmito emitanty. Tato problematika je v podstatě novou záležitostí, kterou se musejí zabývat vládní organizace všech zemí na světě. Jedná se o globální problém, který neupravuje žádná legislativa. To znamená stanovení přípustných koncentrací VOC v interiéru. U nábytku neexistuje žádný závazný legislativní požadavek, který by stanovil dovolené koncentrace VOC. U jednotlivých těkavých organických látek musíme rozlišovat jejich vliv na zdraví člověka přicházející s nimi do styku. Mimo to i jejich zápach (čichové vnímání). Sice každý člověk je individuální jedinec a má svůj čichový práh jiný, přesto můžeme říci, že pro většinu uživatelů nábytku je nepřijatelný jakýkoliv zápach. Zjistilo se, že hranice rozpoznání zápachu je u jednotlivých těkavých organických látek různá. Mezi VOC látky vyskytující se v nábytkářské výrobě patří: •

biocidy – jsou to ochranné prostředky na dřevo a potahové textilie. Způsobují dýchací potíže, onemocnění kůže, únavy, bolesti hlavy, porušení imunity, porušení nervové soustavy a mozku, mohou způsobovat těžká chronická onemocnění;

•

alifatické uhlovodíky – vyskytují se v nátěrových hmotách jako rozpouštědla. Způsobují dráždění pokožky;

•

aromatické uhlovodíky – vyskytují se v nátěrových hmotách a lepidle jako rozpouštědla. Na člověka mají většinou karcinogenní účinky;

9

•

diisokyanáty –vyskytují se v plastických hmotách na bázi polyuretanu. Způsobují dráždění kůže, dráždění dýchacích cest, alergické reakce a astma;

•

estery (butylacetát, etylacetát a metylacetát) – vyskytují se v nátěrových hmotách jako rozpouštědla a u plastických hmot jako změkčovadla. Mají negativní účinky na kůži a vyvolávají narkotické účinky;

•

kadmium – vyskytují se u pigmentových nátěrových hmot. Způsobují defekty kostí, poruchy ledvin, určité sloučeniny kadmia jsou karcinogenní;

•

freony – vyskytují se u PUR pěn používané v čalouněném nábytku. poškozují ozónovou vrstvu a podílí se na skleníkovém efektu;

•

formaldehyd – vyskytuje se u konstrukčních desek nábytku, u laků, u potahových látek aj. Jedná se látku s dráždivými, alergizujícími účinky, je to potencionální karcinogen;

•

styren – je součástí plastických hmot a rozpouštědel. Je to potencionální karcinogenní látka, způsobuje dráždění a alergické reakce;

•

lindan – používá se pro ochranné prostředky na dřevo. Způsobuje poškození krevního, imunitního a nervového systému;

•

uhlovodíky obsahující halogeny – používají se u některých nátěrových hmot jako rozpouštědlo. Způsobuje podráždění kůže a centrálního nervového systému, poruchy mozku, jater, ledvin a srdce;

•

polychlorované bifenyly – využívají se pro změkčovadla nátěrových a plastických hmot. Způsobují onemocnění jater a ledvin;

•

pentachlorfenol – používá se v ochranných prostředcích na dřevo, nátěrových hmotách, lepidlech, textiliích. Způsobuje dráždění kůže, dýchacích orgánů a bolesti hlavy, potencionální karcinogen;

•

terpeny – využití v éterických olejích a přírodních pryskyřicích - obsahuje je celá řada dřevin a dokončovacích prostředků v tzv. bio provedení. Způsobují dráždění kůže, očí a mohou vyvolat rovněž alergie a některé terpeny jsou v současné době prověřovány z hlediska jejich karcinogenních účinků (BRUNECKÝ, P., 1999).

10

2. 1

Metoda pro měření emisi VOC V současné době existuje jediná použitelná metoda pro stanovení emisí VOC

z nátěrových filmů. Je jí plynová chromatografie. Pomocí ní lze stanovit kvalitativně a kvantitativně látky v pevném, kapalném nebo plynném stavu. Nejdůležitější částí chromatografického postupu jsou děje probíhající na koloně. Kolonou se nazývá trubice, která obvykle obsahuje chromatograficky aktivní materiál (adsorbent). Z tohoto hlediska definujeme plynovou chromatografii jako fyzikálně chemickou metodu separace látek ze směsi, založenou na distribuci mezi dvě heterogenní fáze. Jedna z těchto fází je vždy nepohyblivá (stacionární), realizovaná sorpční látkou, druhá pohyblivá (mobilní) realizovaná plynem (ZÍKA, J., 1979).

2. 2

Přípustné expoziční limity chemických látek v pracovním prostředí V pracovním prostředí se mohou vyskytovat různé rizikové faktory, mezi které patří

i chemické látky a přípravky (chemické škodliviny). Obecnou povinností zaměstnavatelů je minimalizovat negativní působení těchto škodlivých faktorů, což předpokládá nejen znát charakter a míru rizika, ale i kontrolovat, zda nedochází k zhoršování stavu. Tyto povinnosti zaměstnavatelů obsahuje zejména zákoník práce (zákon č. 65/1965 Sb., v platném znění), který v § 134c odst. 1 stanoví: "Pokud se na pracovištích zaměstnavatele vyskytují rizikové faktory, je zaměstnavatel povinen měřením zjišťovat a kontrolovat jejich hodnoty a zabezpečit, aby byly vyloučeny nebo alespoň omezeny na nejmenší rozumně dosažitelnou míru, a při zjišťování, hodnocení a přijímání opatření k dodržení nejvyšších přípustných hodnot postupovat podle zvláštních právních předpisů." Tímto zvláštním právním předpisem je nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, v platném znění. Opět ve zcela obecné poloze může zaměstnavatel k porovnání analyticky zjištěných (naměřených) koncentrací s vyšší (mírou) rizika použít jen ty přípustné hodnoty, které jsou vyhlášeny právním předpisem, tzv. přípustným expozičním limitem (PEL), resp. nejvyšší přípustnou koncentrací (NPK-P). Oba tyto termíny jsou definovány ve výše zmíněném nařízení vlády v § 14 (Hodnocení zdravotního rizika chemických faktorů a prachu), kde odst. 2 definuje přípustný expoziční limit a nejvyšší přípustné koncentrace v pracovním ovzduší takto: "Přípustné expoziční limity (PEL) jsou celosměnové časově vážené průměry koncentrací plynů, par nebo aerosolů v pracovním ovzduší, jimž mohou být podle

11

současného stavu znalostí vystaveni zaměstnanci při osmihodinové pracovní době, aniž by u nich došlo i při celoživotní pracovní expozici k poškození zdraví, k ohrožení jejich pracovní schopnosti a výkonnosti. Výkyvy koncentrace chemické látky nad hodnotu přípustného expozičního limitu až do hodnoty nejvyšší přípustné koncentrace (NPK-P) musí být v průběhu směny kompenzovány jejím poklesem tak, aby nebyla hodnota přípustného expozičního limitu překročena. Přípustné expoziční limity platí za předpokladu, že zaměstnanec je zatěžován tělesnou prací, při které jeho průměrná plicní ventilace nepřekračuje 20 litrů za minutu a doba výkonu práce nepřesahuje 8 hodin.". Tab. 1: Počet látek v tabulkách NPK-P v jednotlivých letech (Kalendová A., 2005) Rok Počet látek

1954 22

1958 22

1963 60

1978 100/26

1985 135/33

2001 308/66

Základní problém je v tom, že v tabulce č. 1, přílohy 2, části A výše uvedeného nařízení vlády jsou hygienické limity v ovzduší pracovišť stanoveny jen asi pro 300 látek a zaměstnavatelé nemají žádnou možnost porovnat naměřené hodnoty těch látek, které nemají PEL s „přípustnými hodnotami“ a tím zákonem předepsanou povinnost nemohou naplnit1). Pokud naměřené hodnoty nejsou zastoupeny v tabulce č. 1, přílohy 2, části A měl by zaměstnavatel požádat komisi CPL (komise pro expoziční limity v pracovním ovzduší a pro kategorizaci prací) pro jejich stanovení. Tab. 2: Porovnání hodnot některých látek v mg/m3 (Kalendová A., 2005) Látka/Rok Aceton Amylalkohol Benzen 1,2-butadien Formaldehyd Toluen

2. 2. 1

1954 800 450 50

1958 800 450 50

1963 800 450 50

5 400

5 400

5/10 200

1978 800/4000 100/200 50/80 500/2500 2/5 200/1000

1985 800/4000 100/200 10/20 20/40 0,5/1 200/1000

2001 800/1500 300/600 3/10 10/20 0,5/1 200/500

Klasifikace a kategorizace PEL, NPK-P

Podle §3 zákona č. 356/2003 Sb. odst. (3) se látky klasifikují: a) podle Seznamu; b) nejsou-li zapsány v Seznamu, pak podle Seznamu nových látek; 1)

CIKRT, Miroslav Státní Zdravotní Ústav, Centrum pracovního lékařství: Přípustné expoziční limity chemických látek v pracovním prostředí (online). Dostupné na World Wide Web: < http://www.szu.cz/chpnp/index.php?page=PEL>

12

c) nelze-li klasifikovat podle a) nebo b) pak podle jejich klasifikace při registraci; d) nelze-li klasifikovat podle a) až c) pak podle obecných postupů pro hodnocení a označování nebezpečných vlastností látek a přípravků, na základě údajů o jejich nebezpečných vlastnostech získaných z odborných pramenů nebo na základě údajů získaných zkoušením podle stanovených metod. Podle míry výskytu faktorů, které mohou ovlivnit zdraví zaměstnanců, se práce zařazují do čtyř kategorií: a) kategorie první – práce, při nichž podle současného poznání není pravděpodobný nepříznivý vliv na zdraví; b) kategorie druhá – práce, při nichž podle současné úrovně poznání lze očekávat jejich nepříznivý vliv na zdraví jen výjimečně, zejména u vnímavých jedinců, práce, při nichž nejsou překračovány stanovené hygienické limity; c) kategorie třetí – práce, při nichž jsou překračovány hygienické limity, expozice není spolehlivě snížena technickými opatřeními pod úroveň těchto limitů, a pro zajištění ochrany zdraví osob je proto nezbytné využívat osobní ochranné pracovní prostředky, organizační a jiná ochranná opatření; dále práce, při nichž se vyskytují opakovaně nemoci z povolání nebo statisticky významně častěji nemoci, jež lze pokládat podle současné úrovně poznání za nemoci související s prací; d) kategorie čtvrtá – práce, při nichž je vysoké riziko ohrožení zdraví, které nelze zcela vyloučit ani při používání dostupných a použitelných ochranných opatření (KALENDOVÁ, A., 2005). Základním kritériem kategorizace prací spojených s expozicí osob CHL je hodnocení expozice podle naměřených koncentrací těchto látek v pracovním ovzduší v dýchací zóně osoby a jejich srovnání s kriteriálními hodnotami uvedenými pro jednotlivé kategorie. Do kategorie druhé se zařazují práce, při nichž jsou osoby exponovány CHL: a) jejichž průměrné celosměnové koncentrace v pracovním ovzduší jsou vyšší než 0,3 jejich hodnot PEL, avšak nepřekračují hodnotu PEL ani hodnotu NPK-P; b) pro něž je stanovena jen hodnota NPK-P, pokud se koncentrace v pracovním ovzduší pohybují mezi 0,3 – 1 NPK-P, avšak hodnotu NPK-P nepřekračují; c) směsi CHL s předpokládaným aditivním účinkem, jestliže součet podílů celosměnových průměrných koncentrací jednotlivých CHL v ovzduší z jejich hodnot PEL je vyšší než 0,3 ale nižší než 1;

13

d) chemickým karcinogenům skupiny 1. a 2.a mutagenům skupiny 2., látkám toxických pro reprodukci skupiny 1. a 2. a další CHL označovanými větami R26, R27, R28 a jejich kombinacemi, větami R39, R42, R43, R45, R46 a R49, R60, R61 nebo nebezpečným látkám uvedeným ve vyhlášce č. 50/1997 Sb., pokud práce s nimi nenáleží do kategorie vyšší. Do kategorie třetí se zařazují práce, při nichž jsou osoby exponovány CHL: a) jejichž průměrné celosměnové koncentrace v pracovním ovzduší překračují hodnotu PEL, avšak nepřekračují hodnotu NPK-P (pokud pro danou látku není hodnota NPK-P stanovena, nepřekračují trojnásobek hodnoty jejího PEL); b) pro než je stanovena jen hodnota NPK-P, pokud je hodnota NPK-P překročena; c) směsi CHL s přepokládaným aditivním účinkem, jestliže součet podílů celosměnových průměrných koncentrací jednotlivých CHL v ovzduší z jejich hodnot PEL je vyšší nebo roven 1, ale nižší než 2; d) pracovním procesům s rizikem chemické karcinogenity. Do kategorie čtvrté se zařazují práce, při nichž jsou překročeny kriteriální hodnoty pro zařazení do třetí kategorie (KALENDOVÁ, A., 2005).

2. 2. 2

Metodický pokyn pro stanovení PEL a NPK-P

Od ledna 2005 komise CPL postupuje podle metodického pokynu hlavního hygienika č. 17/2004 Věstníku MZ, k postupu stanovení PEL a NPK-P látek neuvedených v nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, v platném znění. Metodický pokyn má zajistit odbornou pomoc orgánům ochrany veřejného zdraví a doporučuje KHS (Krajská hygienická stanice), jak postupovat. Postup je následující: 1. KHS požádá CPL SZÚ (Státní zdravotní ústav) o doporučení hodnot PEL a NPK-P pro konkrétní látku – v metodickém pokynu jsou vyjmenovány i nutné náležitosti žádosti. 2. CPL SZÚ: a) navrhne hodnotu PEL a NPK-P pro konkrétní pracoviště do 3 měsíců, ve složitějších případech do 6 měsíců ode dne obdržení podkladů; b) uvede metody stanovení CHL v ovzduší a meze její detekce; c) případně navrhne způsoby stanovení CHL nebo jejích metabolitů v biologickém materiálu pokud jsou dostupné;

14

d) doporučí jak kategorizovat konkrétní práci v riziku nalezených koncentrací; e) doporučí obsah preventivních prohlídek; f) uvede použité zdroje; g) výsledky hodnocení s návrhem pro PEL a NPK-P dané látky zveřejní na internetu hygienické služby. 3. KHS na základě tohoto doporučení stanoví hodnoty PEL a NPK-P rozhodnutím. 4. KHS bude sledovat pracoviště, resp. práce, pro které stanovila rozhodnutím PEL nebo NPK-P, po uplynutí 12 měsíců sdělí CPL SZÚ zkušenosti s uplatněním stanovených hodnot. Komise CPL očekává, že tuto metodiku budou využívat především podnikající právnické a fyzické osoby, jejich povinností totiž je měřením zjišťovat a kontrolovat hodnoty koncentrací látek v ovzduší pracovišť 1).

Problematikou emisí VOC látek se zabývá Směrnice Evropské Rady o omezení emisí prchavých organických sloučenin (VOC) z důvodu použití organických rozpouštědel při jistých činnostech a v jistých zařízeních (1999/13/CE). Důvod pro tuto směrnici je fakt, že použití organických rozpouštědel způsobuje emise organických sloučenin do vzduchu. Jednak takovéto emise mohou být škodlivé pro veřejné zdraví a za druhé přispívají k formování fotochemických oxidantů v troposféře, způsobující poškození přírodních zdrojů jako vody a vzduchu. Dřevozpracující činnosti, které jsou zahrnuty v této směrnici jsou: Ø povrchové dokončení (dřeva): je jakákoliv činnost, při které dochází k jednoduché nebo složitější aplikaci souvislého nánosu nátěrové hmoty; Ø dřevěná a plastická laminace: je jakákoliv činnost, při níž dochází k lepení dřeva a nebo plastu k sobě a je vytvářen laminovaný produkt; Ø impregnace dřeva: je jakákoliv činnost vedoucí k naplňování dřeva ochrannou látkou.

Všechna zařízení musí vyhovovat jak limitním hodnotám v odpadních plynech, tak hodnotám odcházejících emisí nebo celkovým limitním hodnotám emisí.

1)

CIKRT, Miroslav Státní Zdravotní Ústav, Centrum pracovního lékařství: Kategorizace prací (online). Dostupné na World Wide Web:

15

3

TOXIKOLOGIE NÁTĚROVÝCH HMOT Nátěrové hmoty obsahují celou řadu složek, které jsou pro lidské zdraví

nebezpečné. Kromě známých jedů a karcinogenů existuje i řada látek, které jsou z neblahých účinků na náš organismus podezírány. Obvyklou vstupní branou pro jedy je zažívací trakt, plíce a pokožka. Po požití prochází toxin játry, lymfatickým systémem, odkud se dostává do krve a je tímto médiem dále distribuován do celého těla. Některé látky procházejí zažívacím traktem bez vstřebání. Plíce, coby vstupní brána, mají natolik velký povrch, že jsou proti pronikání látek jen chabou bariérou a proto je inhalace velmi účinnou metodou intoxikace. Naopak kůže chrání tělo velmi dobře proti běžným látkám, ale zejména látky s afinitou k tukům a malé molekuly jí pronikají snadno. Některé sloučeniny procházejí před vyloučením metabolickým procesem za působení enzymů, které mění strukturu tak, aby látka mohla být lépe odstraněna z organismu. Pokud je škodlivina rozpustná v tucích, dochází v řadě případů k jejímu ukládání v těle a kumulaci nepříznivého působení. Při rychlém hubnutí se pak může do organismu uvolnit vysoká koncentrace uložené látky a způsobit akutní otravu. Pokud jde o definici jedu, zcela výstižná je věta „jedovaté jsou všechny látky, záleží pouze na velikosti dávky“. Smrtelná či jinak poškozující dávka se vždy vztahuje na jednotku hmotnostní. Tělesná konstituce a někdy i procentové zastoupení tělesného tuku hrají při působení toxinů významnou roli. Kromě vlastnosti jedovaté látky, čímž máme na mysli zejména „cílový“ orgán a typ působení, jsou při otravě určujícími faktory také délka a četnost expozicí a koncentrace škodliviny např. v ovzduší. Podle těchto kritérií se otravy dělí na akutní a chronické. Při aplikaci nátěrových hmot lze zažít i velmi silnou akutní intoxikaci rozpouštědly. Mnohem zákeřnější je ale možnost otravy chronické, která se nemusí odehrávat jen na úrovni přetížení jater, ledvin a následně celého organismu, ale může se projevit i rakovinotvorným bujením a následky na potomstvu. Zákon 157/1998 Sb. o chemických látkách a chemických přípravcích a o změně některých dalších zákonů. Rozděluje působení na toxické, karcinogenní a toxické pro reprodukci (mutagenní – deformující zárodečné buňky, teratogenní – deformující embryo a plod).

16

Tab. 3: Nebezpečné vlastnosti pro lidské zdraví Vysoce toxické Toxické

Závisí na dávce (koncentraci)

Zdraví škodlivé Žíravé Dráždivé Senzibilizující Karcinogenní Mutagenní Toxické pro reprodukci

vyvolání nevratného poškození kůže při působení látky po dobu od 3 minut do 4 hodin (louhy, kyseliny) vyvolání změn na oku, kůži dýchacích cestách po aplikaci látky imunologicky vyvolaná reakce na testovanou látku po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží mohou vyvolat nebo zvýšit četnost výskytu rakoviny po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží mohou vyvolat nebo zvýšit četnost výskytu ve struktuře genetického materiálu Po vdechnutí, požití nebo proniknutí kůží mohou vyvolat nebo zvýšit četnost výskytu nedědičných poškození potomků, poškození reprodukčních funkcí nebo schopností reprodukce muže nebo ženy

Pokud jde o polymerní pojiva, ve formě sušiny to bývají materiály zpravidla méně rizikové. Možným zdrojem toxického působení jsou zbytky monomerů v polymeru. Dále některé nízkomolekulární sloučeniny vznikající při reakci, případně katalyzátory na bázi těžkých kovů, které hrozí pouze u starých zásob pryskyřic, protože se dnes již neužívají. Ačkoliv je to překvapivé, ohrožující jsou v tomto směru i vodou ředitelné akryláty. Výrobci dbají na dodržování maximálního obsahu monomerů v disperzi, takže v běžné obchodní síti se není čeho obávat. Nebezpečnost polyvinylchloridu (PVC) je způsobena kromě obsahu nevhodných změkčovadel také zbytkovým vinylchloridem s prokázanými karcinogenními účinky. Pokud polymer vykazuje toxikologické působení, je to většinou dáno obsahem chemických skupin ochotně se zapojujících do reakce. Například tvrdidla pro polyuretany (polyizokyanáty), která bouřlivě reagují např. s vodou, dráždí pokožku a oči. I v tomto případě se bedlivě sleduje obsah zbytkových monomerních izokyanátů. Pokud je polymer v kapalném skupenství, jistě nikoho nepřekvapí, že se nežádoucí působení zvyšuje díky přítomným rozpouštědlům. Všechna organická rozpouštědla silně odmašťují pokožku, která se pak stává vstupní branou pro všechny toxické látky. Stejně působí i vodou ředitelné nátěrové hmoty díky přítomnosti emulgátorů, které silně odmašťují. Dále vodou ředitelné nátěrové hmoty obsahují i organická rozpouštědla, tzv. koalescent, který zlepšuje tvorbu filmu při nižších teplotách. Někdy může být jeho obsah až překvapivě vysoký, zvlášť pokud má být

17

výsledný nátěrový film tvrdý. Proto je velmi zajímavým parametrem u všech typů nátěrových hmot obsah těkavých organických látek (VOC). Pohled na problematiku vypařování rozpouštědel z nátěru se mění s rostoucím legislativním tlakem. Každá látka má předepsány určité emisní limity, které se liší pro krátkodobou a dlouhodobou expozici. Je logické čím rychleji se kapalina odpařuje, tím vyšší je koncentrace v místnosti. Proto řada výrobců u části produkce přechází k vysoce vroucím, a tím méně těkavým typům rozpouštědel, které dávají větší možnost vyhovět hygienickým předpisům. Bohužel má tento fakt dopad i na vlastnosti nátěrového filmu. Zasychání se zcela zákonitě zpomalí a také část rozpouštědla, která před vytvořením polymerní sítě nestačila odtěkat, zůstává uzavřena v nátěru, čímž se snižuje výsledná tvrdost. Veškerá rozpouštědla mají narkotický účinek. Síla tohoto působení je dána jednak chemickou strukturou, ale i těkavostí. O škodlivosti aromátů ví jistě každý. Do této skupiny patří toluen a xylen, které se i dnes používají velmi často, protože jsou levné. Aromáty mají velmi neblahý vliv na játra, trávicí trakt, krvetvorbu a nervovou soustavu ve smyslu utlumování funkce. Účinky aromátů se kumulují právě kvůli jejich afinitě k tukům, která zpomaluje vylučování z těla. Xylen má silnější narkotický účinek, ale také silně dráždí pokožku a způsobuje srdeční arytmie. Jde o potenciální karcinogen, objevují se i informace o jeho negativním vlivu na lidský plod. Toluen má podobné účinky jako xylen, navíc je prokázaný mutagen a teratigen. Některé látky jsou zcela bez zápachu. To by nás ovšem nemělo vést k zanedbávání hygieny práce jenom proto, že není nic cítit. Laická indikace škodlivosti podle zápachu je skutečně velmi zavádějící. Řada chemikálií je čichem detekovatelná při koncentraci, která zdraví ovlivňuje pouze minimálně (zejména akryláty). Rozpouštědla bez zápachu nám mohou zdraví paradoxně velmi poničit právě kvůli nemožnosti identifikace nosem. Estery, ponejvíce acetáty, jsou pro lidské zdraví daleko méně nebezpečné než výše uvedené sloučeniny. Negativně ovlivňují nervovou soustavu, což může vést k depresím, škodí játrům, srdci a ledvinám. Ačkoliv nemají vysloveně dráždivý účinek, pokožku vysoušejí. Také ketony jsou v rámci rozpouštědel poměrně šetrnou skupinou. Při intoxikaci poškozují játra a ledviny, dráždí pokožku, oči a dýchací cesty při inhalaci. Cyklohexanon je dnes považován za slabý potenciální karcinogen. V minulosti se s oblibou používaly deriváty (sloučeniny) etylenglykolu, zejména estery. Bohužel

18

samotný etylenglykol, který se ze sloučeniny uvolňuje v rámci metabolického procesu, má velmi neblahý účinek na mozek, ledviny, srdce a dýchací cesty. Při požití je toxický, protože se v organismu oxiduje na jedovatou kyselinu šťavelovou. Proto se dnes přechází k derivátům propylenglykolu, které jsou podstatně toxikologicky příznivější, pouze v některých případech dráždí oči a kůži. Je ovšem nutné zdůraznit, že přestože nejsou následky otravy patrné v laboratorních testech, nervová soustava je poškozena při jakékoliv intoxikaci. Přírodní rozpouštědla, např. terpeny (terpentýn) rozhodně nejsou pro uživatele zcela bezpečná. Kromě toho, že jsou jedovatá při požití, dráždí kůži a jsou často zdrojem alergií. I příroda umí být zákeřná 1).

1)

KUPČÁKOVÁ, Z., MILIČ, R., barvy, laky, lazury, Toxikologie nátěrových hmot 1. díl, s. 50-51

19

4

ANALÝZA SOUČASNÝCH ZPŮSOBŮ NANÁŠENÍ,

VYSOUŠENÍ A VYTVRZOVÁNÍ NÁTĚROVÝCH HMOT Nátěrové hmoty a jejich skladba, které jsou používané v průmyslové výrobě, se za poslední desetiletí výrazně změnily. To je prostor pro tvorbu a uzpůsobení aplikačních technologií podle specifických vlastností nových nátěrových hmot. Nově vytvořené aplikační technologie musí zajistit kvalitativní a kvantitativní jakost konečné povrchové úpravy výrobků. Tuto jakost a i celkovou životnost nátěrů ovlivňuje vyhovující volba nanášecí technologie a používané strojní zařízení, popřípadě jejich pomůcky. Každá nanášecí technologie má svoje výhody a nevýhody, proto neexistuje univerzální aplikační technologie, která by byla schopna nanášet nátěrovou hmotu na libovolný výrobek různé konstrukce. Vybranou aplikační technologii je potřeba analyzovat pro stanovení celkových nákladů na povrchovou úpravu a dále ověřit, zda technologie vyhovuje požadavkům na kvalitu nátěrového filmu a životnost nátěru (LUKAVSKÝ, L., 1993).

4. 1

Způsoby nanášení nátěrových hmot

4. 1. 1

Nanášení nátěrových hmot pneumatickým stříkáním

Jedná se o způsob nanášení nátěrových hmot, který je v současné době nejrozšířenější a nejvíce používaný. Je výhodný pro svoji velkou variabilitu, poměrně velký výkon proti ručnímu nanášení, malé nároky na obsluhu stříkacího zařízení a stupeň mechanizace. Stříkání pomocí vzduchového média je použitelné téměř ve všech odvětvích průmyslu a není problém jej využít od kusové až po hromadnou výrobu. Pro dosažení stejnoměrné tloušťky nátěru, slitého a hladkého povrchu. Dále je nutné dosáhnout dostatečné kryvosti a minimální pórovitosti. Proto musíme volit vhodné technologické parametry jako je konzistence nátěrové hmoty, průměr trysky nanášecí pistole, tlak vzduchu v obvodu, vzdálenost pistole od povrchu předmětu. Tato technologie je schopna nanášet všechny typy nátěrových hmot. Ztráty způsobené pneumatickým stříkáním jsou závislé na tvaru výrobku. Složité tvary a nebo výrobky malých rozměrů zvyšují tvorbu prostřiků, tedy množství nátěrové hmoty, která není nanesena na povrch dokončovaného dílce či výrobku. U složitých tvarů může docházet k tvorbě tzv. vzduchového polštáře, který brání dokonalému nánosu nátěru na všechny místa. Dále ztráty závisí kromě tvaru výrobku na tlaku

20

vzduchu a konzistence nátěrové hmoty. Podle těchto parametrů se ztráty pohybují od 25 do 80 %. Nevýhodou pneumatického stříkání je používání nátěrů obsahujících velké množství ředidel. Ty se zde využívají pro úpravu nátěrové hmoty, respektive její konzistence. Zjednodušují nanášení, ale na druhou stranu zhoršují hygienické a bezpečnostní podmínky na pracovišti, protože těkají z nanesených nátěrů. Proto je předepsáno větrání, a to jak při vlastní aplikaci nátěrů, tak i následně při jejich zasychání. Pro dosažení kvalitního povrchu je potřeba nanést dostatečně tlustou stejnoměrnou vrstvu nátěrové hmoty. Pokud by byla příliš silná, docházelo by k stékání. Naopak při příliš tenké vrstvě nedojde ke slití, vrstva je hrbolatá a dává dojem zaprášeného povrchu. Dále musíme dbát na správné seřízení šířky kužele, překrývání šířky stříkaných pásu na ploše, sklon stříkací pistole vzhledem k nanášenému povrchu. Další důležité hledisko je teplota na pracovišti a i nanášecí hmoty, čistota a vlhkost vzduchu, jak pro rozprašování, tak i pro pracovní prostředí (LUKAVSKÝ, L., 1993).

4. 1. 1. 1

High Volume, Low Pressure Systems

HVLP systém je pneumatické nanášení nátěrové hmoty v modifikované formě oproti klasickému stříkání. Jak z názvu vyplývá, jedná se o změnu tlaku vzduchu, respektive jeho snížení a zvýšení množství prouděného vzduchu přes tryskovou soustavu (velké množství, nízký tlak). Snížením tlaku a současně zvýšením množství proudícího vzduchu přes tryskovou soustavu dosáhneme snížení ztrát při stříkání. Snížení ztrát se dosáhne tím, že nátěrová hmota je v tryskové soustavě rozprášena na malé kapičky. Tyto kapičky jsou poháněny velikostí tlaku vzduchu, který na ně působí. Pokud snížíme tlak a současně zvýšíme rychlost vzduchu, tak kapičky dopadající na povrch materiálu se z něj neodrážejí tak jako u konvenčního způsobu nanášení.

4. 1. 2

Nanášení nátěrových hmot vysokotlakým stříkáním (airless)

Dalším způsobem nanášení nátěrové hmoty je vysokotlaké stříkání. Při nanášení tímto způsobem se nátěrová hmota rozprašuje v zařízení, do kterého se vhání čerpadlem pod tlakem 8 až 25 MPa. Metoda patří k jedné z nejproduktivnějších a dá se používat v různých odvětvích průmyslu na různé výrobky (nábytek, lodě, mostní konstrukce atd.). Vzduch se v této technologii nepoužívá jako transportní medium pro rozprášenou nátěrovou hmotu, ale pouze pro pohon čerpadla, díky kterému se zvyšuje tlak

21

v systému. Tím dochází ke snížení odrazu rozprášené nátěrové hmoty a snížení ztrát. Úspora nátěrové hmoty při stříkání větších ploch může dosáhnout až 30 % oproti konvenčnímu způsobu nanášení. Šetříme i životní prostředí a zlepšujeme hygienické pracovní podmínky. Při vysokotlakém stříkaní se většinou používají nátěrové hmoty o vyšší konzistenci, tento systém nanášení to dovoluje. Tím dochází k používání menšího množství rozpouštědel, které by emitovaly do pracovního prostředí. Zmenšujeme tím požadavky na výměnu vzduchu a zároveň nebezpečí zvýšení koncentrace nad bezpečnou hranici. Výhodou této technologie je průnik nátěrové hmoty do spár a úzkých mezer. U konvečního způsobu tomu zabraňuje vzduchový polštář. Dále je možné nanášet větší tloušťku nátěru. Jak již bylo napsáno výše u vysokotlakého nanášení se nepoužívá vzduch k transportu. Nátěrová hmota je hnána pod obrovským tlakem a velkou rychlostí do speciálních rozprašovacích trysek, kde se dosahuje jemného rozprášení. Nátěrová hmota dopadá na povrch vlastní energií a od ní se neodráží. Při nanášení je hlavní dbát na správnou vzdálenost pistole od povrchu. Rychlost pohybu pistole musí být rychlejší než u konvenčního nanášení, jinak by docházelo k nerovnoměrnému nánosu nátěrové hmoty. Pro nanášení nátěrových hmot vysokotlakým stříkáním existují dvě metody: •

AIRLESS systém – touto metodou je nátěrová hmota rozprašována pouze tryskou a tvar paprsku je tvořen také pouze tryskovou soustavou;

•

AIRMIX systém – tato metoda používá dodatečný vzduchový rozprach, který dovoluje regulovat tvar paprsku a vytváří jemnější strukturu povrchu.

4. 1. 3

Nanášení nátěrových hmot v elektrostatickém poli

Nanášení nátěrových hmot v elektrostatickém poli vysokého napětí je využíváno pro kapalné i práškové nátěrové hmoty. Technologie je využívána zejména pro automatické nanášení kapalných nátěrových hmot a pro ruční a automatické nanášení práškových nátěrových hmot. Technologie je technicky náročná a je využívána zejména při sériové výrobě v různých odvětvích průmyslu (automobilový, strojírenský atd.). Možnost použití této technologie je i na dřevěné výrobky (rámy oken, sedací nábytek atd.). Nanášení nátěrové hmoty v elektrostatickém poli je výhodnější z pohledu úspory a hospodárného využití. Nanášení touto technologií je možné automatizovat. Zapojit ji do plynulé výrobní linky. Má za následek zvýšení produktivity práce a úsporu pracovních sil. Ve výrobní lince je odsávací kabina, která zvyšuje hygienické podmínky

22

na pracovišti. Ale ve srovnání a s konvenčním nanášením také klesá energetická náročnost na odsávání znečištěného vzduchu. Podstatou technologie nanášení nátěrových hmot v elektrostatickém poli je velikost sil přitahovaných rozdílně elektricky nabitých částic. Principem je základní fyzikální jev, chování nesouhlasně elektricky nabitých částic. Záporný pól generátoru vysokého napětí je připojen na speciální rozprašovací zařízení. Tím jemně rozprášené částice nátěrové hmoty získávají záporné napětí. Následně jsou unášeny po siločarách elektrostatického pole na uzemněný předmět. Po dopadu na materiál odevzdají svoje napětí a pomocí adhezních sil zůstávají na povrchu a vytvářejí souvislý nános nátěrové hmoty.

4. 1. 4

Nanášení nátěrových hmot máčením

Principem technologie máčení je ponoření výrobku do máčecí vany s nátěrovou hmotou, vyjmutí výrobku a následné okapání přebytečné nátěrové hmoty. Následuje sušení pro vytvoření souvislého nátěrového filmu. Jak je vidět, technologie máčení není složitou záležitostí, ale musí se dodržovat některé zásady pro vytvoření kvalitního nátěru. Pro máčení se nesmí používat výrobky, které mají otvory, dutiny a místa ze kterých by bylo ztížené nebo dokonce nemožné následné vytékání přebytečné nátěrové hmoty. Výrobky musí být zavěšeny tak, aby bylo zajištěno odtékání přebytečné množství nátěrové hmoty. Tloušťka výsledného filmu je závislá na obsahu netěkavých látek v nátěrové hmotě, její konzistenci a rychlosti vynořování výrobku z máčecí vany. Máčecí vany, jejich rozměry a tvar musí odpovídat rozměrům dokončovaného dílce nebo výrobku. Při použití rozměrově zbytečně velké vany, dochází k příliš nadměrnému odpařování rozpouštědel. Tato vyšší koncentrace rozpouštědel v ovzduší snižuje hygienické pracovní podmínky a zvyšuje riziko vzniku možného požáru. U každé máčecí vany musí být zajištěno dokonalé míchání. Nátěrová hmota je směsí různých látek rozptýlených v celém objemu. Jestliže je nátěrová hmota ve vaně, postupem času dochází k sedimentaci pigmentů. Tento jev je u máčení nepřípustný, protože zhoršuje kvalitu výsledného nátěrového filmu. Aby nedocházelo k usazování pigmentu a odpařování rozpouštědel, je vhodné na konci směny vypustit obsah vany do uzavřené zásobní nádrže. V nádrži musí být zajištěno míchání v pravidelných

23

intervalech, aby nedocházelo k usazování pigmentových částic. V nádrži můžeme měnit a upravovat parametry nátěrové hmoty. V důsledku odpařování rozpouštědel je nutné doplňovat v pravidelných intervalech čerstvou nátěrovou hmotu i rozpouštědla. Tím zajistíme, aby bylo složení nátěrové hmoty ve vaně stále stejné. Dále musíme dbát na čistotu pracovního prostředí, aby nedocházelo k zanášení nečistot do máčecí vany. Jde hlavně o mastnoty, mechanické nečistoty, vodu atd. Tyto nečistoty mohou i v malém množství zhoršit konečnou kvalitu nátěru nebo mohou znehodnotit celý obsah vany. Na povrchu nátěrové hmoty ve vaně se muže po delší době vytvořit škraloup ze zanesených nečistot. Škraloup na povrchu je nežádoucí, proto se odstraňuje pomocí pravidelného filtrování. Nejlépe je filtrovat nátěrovou hmotu průběžně. Technologie máčení má svoje nevýhody. Mezi ně patří tvorba poteklin a kapek na hranách atd. Vznik poteklin je ovlivněn zvolenou vynořovaní rychlostí, volbou správné nátěrové hmoty, konstrukcí nanášecího zařízení a také vhodnou polohou máčených předmětů. Kapky z hran se odstraňují mechanickým stíráním nebo pomocí elektrostatického pole odtrháváním. Technologie máčení má výhodu v tom, že se dá nanášet nátěrová hmota na méně přístupná místa, která by u jiných způsobů nanášení byla těžko dostupná (JARUŠEK, J., 1987).

4. 1. 5

Polévání clonou

Polévání clonou neboli clonování je vysoce efektivní technologie nanášení nátěrové hmoty. Je určena především pro sériovou výrobu. Povrchově se upravují plošné dílce, jako např. desky dřevotřískové a dřevovláknité, rovné plochy dveří a nábytku.

Clonování

se

využívá

na

stavebně-truhlářské

výrobky

a

hlavně

v nábytkářském průmyslu. Princip technologie clonování spočívá ve vytékání nátěrové hmoty z úzké štěrbiny v polévací hlavě na povrch výrobku. Přebytečná nátěrová hmota, která nedopadá na povrch výrobku, je odváděna pomocí sběrného žlábku. Z něj nátěrová hmota stéká do sběrné nádrže. Z nádrže je hmota filtrována a čerpadlem hnána zpět do polévací hlavy. Na výrobku se vytváří souvislý film po projití clonou. Tato technologie má velkou výhodu v tom, že hospodárně využívá nátěrovou hmotu. Její ztráty jsou velice malé. Hodnota se pohybuje mezi 5 až 8 %. Ztráty vznikají především při výměně nátěrové hmoty a při strojním čištění. Další výhodou je možnost

24

používání nátěrových hmot o vyšších konzistencích. Tím omezujeme spotřebu rozpouštědel. V neposlední řadě je výhodou vysoká výkonnost a stupeň mechanizace této technologie (LUKAVSKÝ, L., 1993).

4. 1. 6

Navalování nátěrových hmot

Způsob

nanášení

navalováním se uplatňuje

v nábytkářském průmyslu.

Povrchově se upravují rovné plochy dveří a plochy dřevovláknitých, dřevotřískových desek apod. Využití navalování je i v dalších odvětvích jako například v papírenském průmyslu, lakování kartonáže atd. Technologie navalování má několik výhod oproti jiným aplikačním technologiím: •

nízké ztráty nátěrových hmot (5 – 8 %);

•

vysoký výkon;

•

možnost automatizace procesu.

Strojní zařízení navalování lze zařadit do výrobní linky společně se zařízením pro přípravu nátěrové hmoty, sušení a vypalování nátěrů. Navalováním je možné nanášet laky, barvy, emaily, tmely v souvislé tloušťce. Nános se pohybuje od 20 do 150 g.m-2 (LUKAVSKÝ, L., 1993). Stroj určený pro nanášení nátěrů navalováním je opatřen nejméně dvěma válci. Tímto způsobem je možné nanášet nátěrové hmoty o vyšší konzistenci. Pro tuto technologii nesmí nátěrové hmoty obsahovat aromatické uhlovodíky, které leptají povrch pryžových válců. Nelze použít tixotropní nátěry, které mají špatný rozliv. Navalováním se mohou nanášet i tmely. Stroj je opatřen pryžovými válci hladkými nebo rýhovanými. Používají se pro vyrovnání povrchu dřevotřískových, dřevovláknitých a pazdeřových desek.

4. 2

Tvorba, sušení a vytvrzování nátěrů Nátěr nanesený na dílci je většinou v kapalném stavu. Aby plnil funkčně

požadované vlastnosti musí přejít do pevného stavu a získat odolnost vůči mechanickému a chemickému namáhání. Při přeměně skupenství z kapalného do pevného probíhá v nátěru mnoho složitých fyzikálních a chemických pochodů. Průběh těchto pochodů je ovlivněn složením nátěrové hmoty a způsobem sušení. Podle způsobu zasychání můžeme rozdělit nátěrové hmoty na fyzikální nebo chemické pochody.

25

Fyzikálními pochody se nemění složení nátěrové hmoty, protože neobsahuje funkční skupiny, které by byly schopné chemických změn látek. Nátěrový film vzniká odpařením rozpouštědel. Odpařování a její rychlost je přímo úměrná velikosti převodu tepla. Jedná se o děj endotermní. Tedy nátěr si z okolí přijímá potřebné výparné teplo. Vzhled konečného nátěrového filmu souvisí s průběhem odpařování. Při příliš pomalém úniku rozpouštědel z nátěru dochází na svislých plochách ke stékání filmu. Analogicky při rychlém úniku rozpouštědel dochází k nedostatečnému rozlivu nátěru a vzniku vady, tzv. pomerančové kůry nebo i k zakalení filmu díky prudkému poklesu teploty nátěrového filmu. Zakalení filmu může způsobit i kondenzace vodních par na povrchu filmu. Při rychlém odpaření rozpouštědel dochází k tvorbě mikrotrhlin, protože ve vrstvě filmu dojde k příliš velkému vnitřnímu napětí. Tyto mikrotrhliny zhoršují mechanické vlastnosti konečného filmu a ovlivňují navlhavost filmu. Odpařování rozpouštědel můžeme rozdělit do dvou fází: 1. fáze – únik rozpouštědel z čerstvě naneseného nátěru; 2. fáze – zbytkové odpařování rozpouštědel. Existuje přechodová fáze mezi oběma fázemi, tzv. tvorba gelu. Je to stav, ve kterém dochází k interakci pojiva a k pozvolné přeměně z kapalného do pevného stavu filmu. Průběh odpařování rozpouštědel z nátěrového filmu: a) napětí par rozpouštědel a jejich snížení během odpařování; b) difúzní odpařování rozpouštědel a její změna vlivem růstu viskozity nátěrového filmu; c) zadržování rozpouštědel působením velmi silnými interakcemi polárních skupin pojiva a rozpouštědla. Do skupiny fyzikálně zasychajících nátěrových hmot patří nitrocelulózové, lihové, asfaltové NH atd. Nátěrové hmoty zasychající chemickými pochody mají následující fáze: 1. odpaření rozpouštědla a ředidla z nátěrové filmu; 2. vznik chemické reakce závislé na typu a složení nátěrové hmoty: a. oxidace; b. polymerace; c. polykondenzace; d. polyadice.

26

Může probíhat současně i několik chemických reakcí. Nátěrové hmoty na bázi vysychavých olejů, jejich makromolekuly vznikají působením vzdušného kyslíku. Makromolekuly nátěrů mohou vznikat i působením zvýšené teploty (akrylátové NH), působením dvou a více složek v nátěrové hmotě (polyuretanové, epoxidové, polyesterové atd.) a také ozařováním nátěrů ultrafialovými zářiči nebo tokem urychlených elektronů. Tvorba nátěrového filmu chemickou reakcí je velice rozmanitá a záleží na typu a složení nátěrové hmoty. Chemické reakce mohou probíhat při různých teplotách, proto zasychání rozdělujeme na: a) zasychání při teplotě pracovního prostředí okolo 20 °C; b) sušení při teplotě 40 – 60 °C; c) vypalování nátěrů při teplotách mezi 80 – 250 °C. Doba zasychání je závislá od typu nátěrové hmoty a způsobu vytvrzování. Rozpětí je velice široké od několika sekund až po několik dnů. Abychom zkrátili dobu vytvrzování a šetřili pracovní prostory, je proces urychlován, pokud nám to typ nátěrové hmoty dovolí.

4. 2. 1

Zasychání nátěrů na vzduchu

Při tomto zasychání se teplota prostředí pohybuje okolo 20 °C. Na vzduchu zasychají nátěrové hmoty nitrocelulózové, lihové, fermežové, alkydové, epoxidové, akrylátové apod. Proto, aby z těchto nátěrových hmot vznikly kvalitní nátěry, musí být zajištěny dobré podmínky: •

teplota a relativní vlhkost prostředí, ve kterém nátěr zasychá;

•

teplota výrobku;

•

teplota nátěrové hmoty;

•

poměr složek nátěrové hmoty (dvousložkové nátěrové hmoty);

•

čistota povrchu výrobku;

•

obsah kyslíku a rozpouštědel v prostředí;

•

tloušťka nátěru. Teplota prostředí, ve kterém se aplikují nátěrové hmoty spolu s teplotami

nátěrových hmot, by se měla pohybovat mezi 18 – 25 °C. Jestliže je teplota nižší než 10 – 15 °C, výrazným způsobem se zpomaluje zasychání. V pracovních prostorách by relativní vlhkost neměla přesáhnout hranici 75%, protože při vyšší relativní vlhkosti u

27

nátěrů zasychající fyzikálním způsobem může docházet k defektům. Rychlým odpařením rozpouštědla se nátěr ochlazuje a na jeho povrchu se kondenzuje vodní pára, která způsobuje zakalení nátěru. Velice špatným způsobem reagují na vyšší relativní vlhkost a nízkou teplotu polyuretanové nátěrové hmoty. Na nátěrech se vytvářejí póry a zpěněná místa atd. U dvousložkových nátěrových hmot se musí sledovat jejich přesný směšovací poměr, aby docházelo ke vzniku požadované chemické reakce (rychlost zesíťování). V opačném případě nátěr pomalu a nerovnoměrně zasychá, špatně vytvrzuje a vznikají defekty. Musí se dbát na čistotu pracovního prostředí, aby nedocházelo k usazování prachu a nevytvářely se vzhledové vady. To platí i pro upravované předměty. Musí být zbaven voskovitých, mastných a olejovitých látek. Při zasychání se také musí dbát na přívod čerstvého vzduchu, který je nutný pro nátěry zasychající fyzikálně a oxidačně. Vzduch nesmí obsahovat nečistoty, nesmí vířit prach a ochlazovat prostředí sušárny. Rozpouštědla z nátěrů musí být odsávána, protože zhoršují průběh zasychání a zvyšují riziko vznícení. Tloušťka nátěrů má vliv na rovnoměrné zasychání. Silné nátěry zasychají pomaleji, špatně vytvrzují a mohou pak vznikat na defekty.

4. 2. 2

Sušení nátěrů ohřátým vzduchem

Konvenční způsob sušení nátěrových hmot je již několik desítek let nejpoužívanější. Ohřátým vzduchem se urychluje odpaření rozpouštědel a zkracuje se doba potřebná na vytvrzení nátěru. Díky zkrácené době pro vytvrzení pojiva na pevný film se šetří pracovní prostory a náklady na výrobu. Teplovzdušné sušárny jsou velice rozšířené ve výrobě. Můžeme je rozdělit podle způsobu cirkulace vzduchu: a) cirkulace vzduchu přirozená; b) cirkulace vzduchu nucená. V současné době již snad všechny teplovzdušné sušárny pracují s nucenou cirkulací vzduchu. Vzduch vháněný do prostoru sušárny, která je v podstatě izolovanou komorou, je filtrován a ohříván topnými tělesy. Možná média a způsoby pro ohřívání vzduchu je plyn, olej, elektrický proud, pára, vysokotlaká voda. Konstrukce teplovzdušných sušáren může být buď komorová nebo průběžná tunelová. V komorových sušárnách jsou dílce vloženy a jsou v klidu. V tunelových 28

sušárnách jsou dílce v nepřetržitém pohybu nebo se pohybují v taktech. V obou případech musí ohřátý vzduch proudit při nucené cirkulaci a dokonale obklopovat dílce. Také u tohoto způsobu sušení nesmí mít dílec vyšší teplotu než přiváděný horky vzduch. U tunelových sušáren se dílce pohybují po pomocných dopravnících. Jejich typ se odvíjí od typu sušených dílců a konstrukce sušárny. Velikost a tvar sušárny závisí na prostorových možnostech, na době vytvrzování, na tvaru a velikosti upravovaného dílce nebo výrobku. U sušáren využívající taktový pohyb dopravníku je vstup a výstup opatřen automaticky otevírajícími a zavírajícími dveřmi pro eliminaci uniku ohřátého vzduchu. Kontinuální sušárny jsou rozděleny na několik teplotních zón: 1) odpařovací zóna – v první zóně se teplota pozvolna zvyšuje; 2) sušící zóna – v sušící zóně dochází k samotnému vytvrzování nátěrů na pevný film; 3) chladící zóna – poslední zóna má za úkol snížit teplotu dílce na teplotu přibližnou teplotě pracovního prostředí. Tunelové sušárny jsou součástí výrobních linek využívaných v dřevařském průmyslu. Vedle horizontálního řešení kontinuálního sušení, existuje i systém vertikální. Výhoda je v šetření nároků na půdorys zařízení a lepší využití provozních prostorů. Důležitou otázkou je čištění odpadního vzduchu ze sušáren. Vzduch je znečištěn rozpouštědly a dalšími látkami emitovanými nátěrovými hmotami. Z ekologických důvodů takový vzduch nesmí být vypuštěn do ovzduší. K čištění se využívá spalování (termická nebo katalytická oxidace). Tímto způsobem se vrací zpět tepelná energie využitelná pro další ohřívání.

4. 2. 3

Vysoušení infračerveným zářením

Jedná se způsob vypalování nátěrů používaných převážně v kontinuálních linkách. Tato technologie umožňuje vytvrzování od podkladového materiálu k povrchu nátěrové hmoty. Přesně naopak je tomu u konvenčního sušení horkým vzduchem. Vytvrzování nátěru od podkladového materiálu prodlužuje dobu, po kterou je vrchní vrstva nátěru vláčnější. Tím snadněji unikají ředidla z nátěrové hmoty. Infračervené záření dopadající na povrchově upravovaný předmět, se z části odráží. Část proniká do nátěrového filmu, který ho pohlcuje. Zbytek záření proniká do 29

podkladového materiálu, je jím pohlcován. Tím se předmět ohřívá a zvyšující se teplota urychluje vytvrzování nátěru směrem od podkladového materiálu. Při vypalování je důležité přihlédnout k tepelné vodivosti povrchově upravovaných výrobků, k barvě a k odstínu nátěrové hmoty a k energii záření. Bílé a světlé odstíny nátěrové hmoty mohou více odrážet infračervené záření, a tím prodlužovat dobu potřebnou na vypálení nátěru. Naopak tmavé odstíny absorbují více záření. Podkladový materiál by měl mít stejnou tloušťku a neměl by být tvarovaný, protože intenzita záření je závislá od vzdálenosti materiálu od zářiče. Proto, aby nátěr se vytvrzoval rovnoměrně, musí být plochy dostatečně ozářeny. Doba potřebná pro vysoušení nátěru u infračerveného záření je o třetinu až polovinu kratší než u konvenčního sušení. Výhody vytvrzování infračerveným zářením: 1) rychlejší ohřev a intenzivnější předání tepla; 2) nižší náklady na instalaci oproti konvenčnímu zařízení; 3) úspora sušícího prostoru. Zdrojem záření jsou zářiče lišící se od sebe konstrukcí a způsobem ohřevu. Zdrojem energie je elektrický proud, topný olej nebo plyn. Typy infračerveným zářičů s elektrickým ohřevem: •

žárovkové zářiče – s příkonem 250 – 750 W. Jejich výhodou je snadná montáž a nízká tepelná setrvačnost. Nevýhodou jsou vyšší nároky na údržbu, snadná rozbitelnost, větší ztráty energie;

•

panelové zářiče – jsou to litinové desky nebo panely s keramickým povrchem. Obsahují dvě spirály o výkonu kolem 2 kW;

•

trubkové zářiče – jedná se ocelové nebo keramické trubky obsahující elektrickou topnou spirálu. Pokud by jsme technologii vytvrzování infračerveným zářením chtěli zavést do

výroby, musíme přihlédnout k ceně energií a energetické situaci, k ceně zářičů a k celkovým investičním nákladům.

4. 2. 4

Vytvrzování nátěrů ultrafialovým zářením

Tato technologie byla vyvinuta pro vytvrzování tmelů, plničů a laků na bázi nenasycených polyesterových pryskyřic. Postupem času a vývojem se technologie dala použít pro vytvrzování bezrozpouštědlových laků např. akryláty, polyuretany, epoxyakryláty apod. 30

Nátěrové

hmoty

musí

obsahovat

speciální

látku,

tzv.

fotoiniciátory

(senzibilizátory), které umožňují polymeraci při ozáření. Vytvrzování nátěrového filmu probíhá zesíťováním jednotlivých řetězců, které je spuštěné radikálovou reakcí. Reakce vzniká fotolitickým rozpadem fotoiniciátoru. Rychlost reakce iniciované ultrafialovým zářením a samotné vytvrzení nátěru je velmi málo ovlivnitelné teplotou. Nátěr může vytvrzovat i při nízkých teplotách. Fotoiniciátorem může být látka, která při určitém ozáření produkuje radikály schopné iniciovat polymeraci nenasycených látek. Látka by měla ve velké míře pohlcovat záření o vlnové délce mezi 300 – 400 nm (např. benzoinon, benzofenon, halogen ketony apod.). Vlnová délka kratší než 300 nm je pohlcována vrchní vrstvou nátěrového filmu, a tím nedochází k vytvrzování nátěrů v celé tloušťce současně. Doba potřebná na vytvrzení nátěru závisí na vlnové délce, na intenzitě a množství záření. Zdroje ultrafialového záření jsou: •

nízkotlaké rtuťové zářiče – lampy nebo trubice o příkonu 80 – 150 W. Nevyzařují skoro žádné teplo. Dříve polyesterové, v současné době akrylátové nátěrové hmoty vytvrzují pomocí těchto zářičů za dobu 5 – 10 min;

•

středotlaké rtuťové zářiče – v poslední době nejvíce používané, protože produkují dostatečně velký podíl záření v ultrafialovém pásmu;

•

vysokotlaké rtuťové zářiče – křemíkové trubice naplněné rtuťovou parou s příkonem 2000 – 5000 W. Vyzařují teplo zhruba mezi 400 – 700 °C, proto je nutné je chladit vzduchem nebo vodou a zároveň chránit před vysokou teplotou upravované výrobky. Polyesterové nátěry se při použití těchto zářičů vytvrzují zhruba za 30 – 60 sec. Výhodou této technologie jsou krátké časy. Tím umožňují zkrácení

dokončovacích linek a šetření pracovního prostoru.

4. 2. 5

Vytvrzování pomocí urychlených elektronů

Tento způsob vytvrzování se označuje EBC (elektron beam curing) nebo ESH (elektronensstrahl – hartung). Vytvrzování pomocí urychlených elektronů je použitelné na speciální typy bezrozpouštědlových nátěrových hmot na bázi polyesterů a akrylátů. Technologie se používá na vytvrzování nátěrů na rovných a plošných výrobcích (nábytkové dílce, dřevovláknité desky atd.). Princip procesu je následující:

31

•

ionozační záření dopadající na nátěr vytváří v organických sloučeninách volné radikály, které iniciují chemické reakce. Mezi hlavní chemické reakce patří radikálová polymerace, která způsobuje zesíťování jednotlivých makromolekul v monomerech obsahující nenasycené dvojné vazby. Při tomto záření není zapotřebí speciálních látek (fotoiniciátory), což zjednodušuje přípravu nátěrových hmot pro elektronové vytvrzování. Jestliže bude tato technologie použita, musí být zajištěna dostatečná ochrana

před primárními elektronovými paprsky a rentgenovým zářením. Proto musí být zařízení odstíněno olověnými štíty nebo betonovými bloky umístěnými okolo urychlovače a okénka. Zařízení pro vytvrzování nátěrových hmot pomocí urychlených elektronů je vhodné používat ve velkosériových výrobách. Aby proces byl hospodárný, doporučuje se minimálně 20 m2 upravovaných ploch za minutu. Rychlost vytvrzení nátěru je velice vysoká (1 – 3 sekundy). Výhody: •

velice vysoká rychlost vytvrzování;

•

vysoká kvalita výsledného nátěru;

•

zvýšení hygieny pracovního prostředí díky absenci rozpouštědel v nátěrových hmotách;

•

nízké požadavky na výrobní prostory.

Nevýhody: •

vysoké investiční náklady;

•

práce v inertním plynu.

32

5

POUŽITÉ MATERIÁLY A METODIKY PRÁCE Měření emisí VOC z nátěrových filmů jsem prováděl ihned po nanesení na

plochu. Jelikož neexistuje norma platná pro stanovené měření, proto jsem vypracoval vlastní metodiku postupu měření.

5. 1

Použitý materiál

Nátěrové hmoty – Vodou ředitelný transparentní lak AO 266 Bakrylex - Směs vodních disperzí makromolekulárních látek speciálních aditiv a konzervačních látek Vodou ředitelný akrylátový matný lak ke stříkání (3H Lacke) DD akrylátový matný lak s absorbérem UV záření (3H Lacke) Kyselinotvrditelný lak DH1325 - Dvousložkový rozpouštědlový lak na povrchovou úpravu nábytku Email matný 2K PUR (HODOPUR K) PUR vrchní lak s vysokou plnivostí, velmi tvrdý Nitrocelulósový lak na dřevo matný, bezbarvý C 1038 Akrylátový plnič pro MDF desky Barva základní vodou ředitelná na MDF desky Pall-X-98, 2-komponentní vrchní lak na vodní bázi Olej, Soyabase Plus, kombinace z přírodního sojového oleje a vosku Podkladový materiál – jako nosný materiál pro nátěrové hmoty jsem použil čiré sklo o rozměrech 300 x 150 mm. Použité zařízení pro měření: •

čerpadlo vzduchu Gilian LFS – 113 - vzduch zachycený odběrovými trubičkami se čerpá přes membránová čerpadla s průtokem vzduchu 6 l/h a s 12 l/h;

•

odběrová trubička – používá se ocelová termodesorbční odběrová trubice se specifickou náplní, jejíž složení je přímo závislé na typu látky, kterou chceme následně detekovat a určit její přesnou koncentraci. Absorbentem, jimž je trubička naplněna, může být např. Tenax TA, Tenax GR, Carboxan 569, Carbotrap. Pro stanovení emisí VOC je předepsán TENAX TA. Množství absorbentu je 100 mg/trubici;

•

plynový chromatograf s termální desorbcí a hmotnostní spektrometrií 6890 GC for 5973 MSD;

33

•

digestoř;

•

váhy – Kern , váživost s přesností 0,01 g;

•

sušárna – KBC G-100/250.

Další pomůcky: •

stojan pro uchycení odběrové trubičky při odběru emisí;

•

nanášecí pravítko Erichsenn;

•

Petriho misky

•

teploměr a vlhkoměr měřící vnitřní prostředí laboratoře s rozsahem teploměru 1 dílek.

5. 2

Metodika práce Práci jsem řešil podle metodiky uvedené v následujícím harmonogramu:

•

výběr nátěrových hmot;

•

stanovení netěkavých podílů v nátěrových hmotách;

•

stanovení křivky odpařivosti nátěrových hmot;

•

z křivky odpařivosti stanovit dobu pro odběr vzorku;

•

nános nátěrové hmoty na inertní podklad sklo se stejným množstvím netěkavých podílů u všech nátěrových hmot;

•

odběr vzorků;

•

analýza vzorku pomocí plynového chromatografu;

•

vyhodnocení a diskuse výsledků.

5. 2. 1

Stanovení netěkavých podílů v nátěrových hmotách a pojivech

pro nátěrové hmoty podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) Netěkavé podíly jsou hmotnostní zbytky získané odpařením za předepsaných podmínek zkoušky. Tato norma předepisuje zkušební metodu pro stanovení hmotnostního obsahu netěkavých podílů v nátěrových hmotách, v pryskyřicích a roztocích pryskyřic, používaných jako pojiva pro nátěrové hmoty. Zkušební zařízení a pomůcky: a) běžné laboratorní vybavení; 34

b) miska s plochým dnem z kovu nebo skla o průměru (75±5) mm a o výšce okraje nejméně 5 mm; c) sušárna udržující předepsanou nebo dohodnutou teplotu s nucenou cirkulací vzduchu s přesností ±2 ºC (pro teploty do 150 ºC) nebo ±3,5 ºC (pro teploty nad 150 ºC do 200 ºC); d) analytické váhy vážící s přesností na 0,1 mg; e) exsikátor. Pracovní postup: Miska s plochým dnem se odmastí a vyčistí. Vysuší se v sušárně při předepsané nebo dohodnuté teplotě a době. Zkušební podmínky musí být zvoleny z kombinací uvedených v tabulce 4 na str. 34. Tab. 4: Zkušební podmínky Doba zahřívání [h] 1 1 1 1 0,5

Teplota Příklady výrobkových typů [ºC] 80 Polyizokyanátové pryskyřice 1) 105 Nitrát celulózy, celulózové laky, na vzduchu schnoucí nátěry, polyizokyanátové pryskyřice 1) 125 Syntetické pryskyřice, včetně polyizokyanátových pryskyřic1), vypalovací nátěry 150 Vypalovací základní nátěry 180 Nátěry pro elektrochemické nanášení

S přesností na 1 mg se do misky naváží (1±0,1) g (mo) vzorku a rovnoměrně se rozprostře. Po dohodě je možno použít jiné navážky než 1 g. Miska s navážkou vzorku se ponechá po dobu 10 až 15 minut při teplotě okolí. Potom se vloží do sušárny, předem vyhřátou na předepsanou nebo dohodnutou teplotu. Miska se ponechá v sušárně zahřívat po předepsanou nebo dohodnutou dobu. Po uplynutí této doby zahřívání se miska vloží do exsikátoru a ponechá se vychladnout na teplotu okolí. Potom se miska se zbytkem zváží a s přesností na 1 mg a vypočítá se hmotnost zbytku (m1). Vyhodnocení výsledků Obsah

netěkavých

podílů,

vyjádřených

v procentech

hmotnostních,

vypočítává podle rovnice:

1)

Zkušební podmínky budou záviset na jednotlivých typech zkoušených polyizokyanátových pryskyřic

35

se

NV =

m1 ⋅ 100 m0

Kde mo je hmotnost navážky vzorku v g; m1 je hmotnost zbytku v g. (POLÁŠEK, 2003). 5. 2. 2

Stanovení křivky odpařivosti nátěrových hmot Nátěrové hmoty jsou směsí různých látek a některé z nich těkají do okolního

prostředí. Touto zkouškou zjistíme, jak rychle těkavé látky emitují z plochy nátěrové hmoty. Zkušební zařízení a pomůcky: a) běžné vybavení laboratoře; b) váhy – Kern , váživost s přesností 0,01 g; c) inertní materiál (sklo); d) nátěrová hmota; e) nanášecí pravítko Erichsenn; f)

stopky s přesností 1 sekundy.

Pracovní postup: V první řadě musím zvážit podkladový materiál určený pro nanesení nátěrové hmoty na analytických vahách s přesností na 0,01 gramu. Následujícím krokem je nanesení nátěrové hmoty pomocí pravítka v předem dohodnutém množství. Ihned po nanesení položím podkladový materiál na analytické váhy, spustím stopky a zapíši naměřenou hodnotu s přesností na 0,01 g. Po uplynutí 30 sekund zapíši znovu hmotnost vzorku na analytických vahách. Tento krok opakuji do té doby než se přestane hmotnost vzorku snižovat. Zkoušku ukončuji v okamžiku, kdy tři po sobě jdoucí hmotnosti mají stejnou hodnotu. Vyhodnocení výsledků: Výstupem z této zkoušky je tabulka naměřených hodnot v časovém sledu od sebe oddělených 30 sekundami a grafická závislost množství emitovaných těkavých látek z nátěrové hmoty na době měření.

36

5. 2. 3

Odběr emisí z ovzduší ihned po nanesení nátěrové hmoty na plochu Pro odběr emisí unikajících z plochy upravených nátěrovou hmotou jsem

stanovil vlastní metodiku práce, protože pro tento druh měření nejsou stanovené žádné oficiální normy. Zkušební zařízení a pomůcky: a) odběrová trubička – používá se ocelová termodesorbční odběrová trubice se specifickou náplní, jejíž složení je přímo závislé na typu látky, kterou chceme následně detekovat a určit její přesnou koncentraci. Absorbentem, jimž je trubička naplněna, může být např. Tenax TA, Tenax GR, Carboxan 569, Carbotrap. Pro stanovení emisí VOC je předepsán TENAX TA. Množství absorbentu 100 mg/trubici; b) čerpadlo vzduchu Gilian LFS – 113 – vzduch zachycený odběrovými trubičkami se čerpá přes membránová čerpadla s průtokem vzduchu 6 l/h a s 12 l/h; c) digestoř; d) analytické váhy vážící s přesností na 0,01 g; e) sklo – jako podkladový materiál pro nanesení nátěrové hmoty, rozměr je cca 300 x 100 mm; f)

stojan pro uchycení odběrové trubičky v požadované výšce nad plochou;

g) nanášecí pravítko; h) běžné laboratorní vybavení.

Obr. 1: Odběrová trubička

37

Obr. 2: Nanášecí pravítko Erichsenn

Obr. 3: Čerpadlo vzduchu Gilian LFS – 113

38

Obr. 4: Digestoř

Obr. 5: Sklo s nánosem vodou ředitelného laku, nános 150 g.m-2

39

Pracovní postup: Před vlastním měřením je důležité nastavit odběrovou trubičku (viz. Obr. 1 str. 37) do předem dohodnuté výšky nad horní plochou skla, na kterém je nanesená nátěrová hmota. Zvolil jsem výšku 40 mm (viz. Obr. 6 str. 40). Dále je nutné odběrovou trubičku našroubovat k hadičce od odběrového čerpadla (viz. Obr. 3 str. 38) a společně je upevnit do stojanu. Vše jsem umístil do vnitřního prostoru digestoře (viz Obr. 4 str. 39). Odběrové čerpadlo je nutné zapojit do elektrické sítě. V tuto chvíli je aparatura připravená k odběru vzduchu.

Obr. 6: Vzdálenost odběrové trubičky od plochy skla nanesené nátěrovou hmotou Vzorkování chemický látek a suspendovaných částic ve vnitřním prostředí řeší norma „ISO 16000-1, Indoor Air, Part 1 : General aspects of sampling strategy“. Před zahájením měření intenzivně vyvětrám laboratoř. Dostačující je doba 10 – 15 minut. Po tomto větrání změřím vnitřní prostředí laboratoře pomocí odběrové trubičky a čerpadla s přesně definovaným množstvím průtoku vzduchu za hodinu. Umístění odběrové trubičky definuje ISO 16000-1: •

malé prostory – odběrové sondy ve středu místnosti, nejméně 1 metr od zdí a ve výšce 1 až 1,5 metru nad podlahou (dýchací zóna);

40

•

větší prostory - rozdělit na části, nejlépe ve vztahu k úrovni ventilace a režimu či účelu využití, odběrové sondy rozmístit nejméně 1 metr od zdí a ve výšce 1 až 1,5 metru nad podlahou (dýchací zóna);

•

je zapotřebí se vyhýbat místům v blízkosti stálého či nárazového zdroje tepla, průvanu nebo naopak „tišinám“, tj. kalmům a dále chladným a nebo naopak prosluněným místům v proměřovaném prostoru. Tímto měřením získám po analýze vzorku na plynovém chromatografu hodnoty,

které mně určí tzv. „pozadí“ laboratoře neboli blank. To znamená, jaké látky se ve vnitřním prostředí laboratoře vyskytují za normálních podmínek. Sklo pro nanesení nátěrové hmoty se očistí a zváží se jeho hmotnost na vahách s přesností na 0,01 g bez nanesené nátěrové hmoty (mo). V předcházejícím kroku jsem zjistil, jaké množství daná nátěrová hmota obsahuje netěkavých podílů pojiva. Tato hodnota je důležitá proto, abych věděl, kolik dané nátěrové hmoty mám nanést na plochu skla, aby výsledná hodnota netěkavých podílů nátěrových hmot byla srovnatelná. Pokud tuto hodnotu znám, nanesu na sklo požadované množství nátěrové hmoty pomocí nanášecího pravítka. Ihned po nanesení nátěrové hmoty znovu zvážím sklo již s nátěrovou hmotou (m1). Po zvážení na analytických vahách s přesností na 0,01 g umístím sklo s nátěrovou hmotou do digestoře pod připravenou odběrovou trubičku tak, aby její konec byl přibližně uprostřed nanesené nátěrové hmoty na skle. V tom samém okamžiku spustím odběrové čerpadlo, zavřu digestoř, abych snížil ovlivnění měření ovzduším laboratoře a nechám čerpat vzduch s uvolňujícími se emisemi přes odběrovou trubičku po dobu 30 minut. Tento postup měření opakuji ještě dvakrát. Celkem tedy udělám tři měření emisí z plochy skla dané nátěrové hmoty. Po uplynutí doby měření emisí, změřím plochu nanesené nátěrové hmoty a vypočítám velikost nánosu na ploše skla:

SN = (m1 − m0 ) ⋅ S Kde SN je skutečný nános na ploše v g.m-2 m1 je hmotnost skla s nátěrovou hmotou mo je hmotnost skla bez nátěrové hmoty S je velikost plochy nanesené nátěrové hmoty

41

5. 2. 4

Analýza odběrových vzorků na plynovém chromatografu Při plynové chromatografii je pohyblivou fází plyn a dělená látka je v pevném

stavu. Chromatografie plyn – kapalina je vlastně rozdělovací chromatografií a umožňuje dělení vzorku mezi pohyblivou plynnou fázi a tenkou vrstvou netěkavé kapaliny (zakotvené, stacionární fáze) na pevném nosiči. Při chromatografii plyn – tuhá látka probíhá dělení látek mezi pohyblivou plynou fází a nepohyblivou tuhou fází. Jako nepohyblivá fáze se používá adsorbent. Analyzovaný vzorek se dávkuje do kolony jako plyn (u plynných vzorků) nebo jako kapalina, která se ve vyhřáté vstřikovací komůrce přemění v páry. Plynný vzorek je nosným plynem unášen do dělící chromatografické kolony. Složky obsažené ve vzorku jsou pak během chromatografického procesu vymývány nosným plynem. Jednotlivé složky vzorku postupují kolonou vlastní rychlostí a rozdělují se podle distribučních (rozdělovacích) konstant. Rozdělené látky se postupně eluují z kolony. Derektor indikuje změny v koncentraci eluované látky v závislosti na čase. Změny jsou registrovány zapisovačem křivky, které se zápisem získávají, se nazývají vlny nebo píky. Mají tvar Gaussových křivek. Ze změřených parametrů píků (výšky, šířky, ploch a času) lze získat jak kvalitativní, tak i kvantitativní analytické údaje. Plynová chromatografie se hodí jen pro analýzu těkavých látek (max. teplota 300 až 400 °C) (POŠTA, A., 1981). Přístroj pro plynovou chromatografii 5973 MSD/DS Diffusion-Pump El Bundle Přístroj pro plynovou chromatografii (obr. 7 str. 42) se skládá z tlakového zdroje nosného plynu a zařízení pro jeho regulaci (ventil a jeho průtokoměr), dále ze zařízení pro dávkování vzorku s vyhřívanou komůrkou, z dělící kolony a detektoru umístěném v termostatu a z elektrického zapisovače (u modernějších přístrojů zabezpečuje software zařízení).

42

a – regulační ventil pro regulaci nosného plynu, b – manometr, c – průtokoměr, d – odbočka pro vymražení vzorku, e – dávkování vzorku, f – chromatografická kolona, g – detektor, h – zapisovač, i - termostat Obr. 7: Schéma přístroje pro plynovou chromatografii (A. Pošta)

Obr. 8: Plynový chromatograf 6890 GC for 5973 MSD

43

Obr. 9: Vyhodnocování vzorku na plynovém chromatografu 6890 GC for 5973 MSD Zdroj nosného plynu a jeho regulace Jednou z podmínek, na nichž závisí kvalita chromatogramu a reprodukovatelnost výsledků, je konstantní průtok nosného plynu. Jako nosný plyn slouží helium, argon, dusík a vodík, a to podle možností, podle potřeby a podle druhu detektoru. Zařízení pro dávkování vzorku Na přesném dávkování vzorku je závislá přesnost chromatografického stanovení. Množství vzorku nastříknutého do chromatografu musí být reprodukovatelné a vstříknuté množství se musí ihned vypařit, jinak je eluční křivka deformována. Kapalné vzorky nebo rozpuštěné tuhé vzorky se dávkují speciálními injekčními stříkačkami. Plynné vzorky dávkujeme buď speciálním dávkovacím zařízením nebo injekčními stříkačkami většího objemu (obvykle do 1 ml). Jehla stříkačky s plynným vzorkem se zapichuje do kousku měkké pryže, aby plyn neunikl a vzorek zůstal od odebírání až do nástřiku v původním složení (POŠTA, A., 1981).

44

Chromatografická kolona Nejdůležitější částí chromatografu je kolona, na níž dochází k dělení. Kolony mívají rozmanitý tvar (U, spirálový apod.) a jsou většinou vyrobeny z nerezové oceli nebo ze skla a mají různé rozměry (průměr a délku). Nosiče Nosiče mohou podstatně ovlivňovat výsledný charakter chromatogramu. Nosič má proto být chemicky inertní k děleným látkám i k zakotvené fázi. Nejčastější jsou nosiče na bázi křemeliny. Zrnění nosiče je důležitým faktorem pro dělení, protože na něm závisí velikost povrchu pro zakotvenou fázi a součastně i průtok kolonou resp. její odpor. Detektory Detektory pro plynovou chromatografii jsou čidla, která na základě změny fyzikálních veličin (tepelné vodivosti, hustoty, ionizačního proudu apod.) nosného plynu vycházejícího z kolony umožňují zaznamenat přítomnost oddělených složek v analyzovaném vzorku. Detektory bývají umístěné na výstupu z chromatografické kolony a po průchodu oddělené složky ji registrují a vytvářejí příslušný elektronický signál. Principiálně lze dělit detektory na dvě skupiny. Do prvé patří detektory, jejichž signál přímo závisí na koncentraci vzorku v nosném plynu. Vzorek se však nesmí při měření chemicky měnit. Druhou skupinu tvoří detektory, u nichž je signál pouze funkcí hmotnosti vzorku prošlého detektorem za jednotku času. Vzorek se při měření chemicky mění. Nejběžněji užívané detektory jsou tepelně vodivostní a plamenově ionozační. Vyhodnocování chromatogramu Ke kvalitativnímu hodnocení údajů získaných při chromatografické analýze se používají retenční (eluční) data chromatografované látky nebo se tato látka porovnává se známým standardem přidaným do analyzované směsi. Souhlasí-li retenční čas analyzované látky se standardem, je možné předpokládat, že látky jsou totožné. Základním kvantitativním vyhodnocení chromatogramu je výpočet ploch jednotlivých píků a jim odpovídajících kvantitativních poměrů v analyzovaném vzorku. Tento výpočet provádí software který je již nedílnou součásti vybavení plynového chromatografu (POŠTA, A., 1981).

45

6

LABORATORNÍ VÝSLEDKY MĚŘENÍ EMISÍ VOC

EMITOVANÝCH NÁTĚROVÝMI FILMY OKAMŽITĚ PO NANESENÍ NÁTĚROVÉ HMOTY V tabulce 5 a 6 na str. 46 a 47 jsem shrnul výsledky měření emisí VOC vodou ředitelných, polyuretanových, kyselinotvrdnoucích, nitrocelulosových a olejových nátěrových hmot.

Tab. 5: Jednotlivé nátěrové hmoty a jejich naměřené hodnoty Vodou ředitelná NH AO 266 Sušina (%) Nános (g.m-2) Měřené látky Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-xylen o-xylene

Sušina (%) Nános (g.m-2) Měřené látky Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-xylen o-xylene

30 150 0,6 0,2 228,8 0,9 578,2 139,9 554 61,8

Vodou ředitelný akrylátový matný lak ke stříkání 32 28 150 150 -3 koncentrace vzorku v µg.m 2,5 0,7 0,6 0,2 857,7 230,5 2,3 0,9 1330,7 389 342,4 171,7 832 499,8 150,8 64,1 Bakrylex

DD akrylátový Kyselinotvrdnoucí Email matný 2K matný lak NH PUR (HODOPUR s absorbérem UV K) záření 26 51 79 150 100 50 -3 koncentrace vzorku v µg.m 2,6 0,25 0,35 0,2 0,1 0,2 1094 144,55 65,25 1,2 0,8 1,4 4465,7 4144,85 3815,45 400,1 126,3 738 1123,9 490,3 1652,15 365,6 105,75 703,15

46

Tab. 6: Jednotlivé nátěrové hmoty a jejich naměřené hodnoty PUR vrchní

Sušina (%) Nános (g.m-2) Měřené látky Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-xylen o-xylene

58 100 1,2 0,2 118,7 1 1639,3 615,8 1601,8 636,9

nitrocelulósový lak na dřevo matný

Plnič – zpevňující napouštělo na MDF 29 75 150 50 -3 koncentrace vzorku v µg.m 0,6 0,3 Nedefinováno 0,2 116,2 110,3 0,9 0,95 5356,9 2554,7 1089,2 575,15 2601 1488,5 778,6 572,7

Vodou ředitelný bezbarvý lak na dřevo

Sušina (%) Nános (g.m-2) Měřené látky Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-xylen o-xylene

58 100 1,05 0,2 243,55 0,95 1159,55 375,8 916,05 139,75

Pall-X-98, 2komponentní vrchní lak na vodní bázi

Olej, Soyabase Plus, kombinace z přírodního sojového oleje a vosku 35 99 150 50 -3 koncentrace vzorku v µg.m 0,25 0,4 0,2 0,2 70,95 52,8 0,7 0,9 518,1 156,6 164,3 40,45 535,65 191 53,9 25,65

47

6. 1

Vodou ředitelný transparentní lak AO 266

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 30 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 150 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:07:12

0:14:24

0:21:36

0:28:48

0:36:00

0:43:12

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 10: Křivka odpařivosti těkavých látek z NH vodou ředitelné AO 266 Tab. 7: Naměřené emise VOC z vodou ředitelné AO 266 a pozadí laboratoře

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Vodou ředitelná AO 266

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,6 0,2 228,8 0,9 578,2 139,9 554 61,8

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

2-butoxy-ethanol;

§

d-limonen.

48

-3

koncentrace látky v μg.m

600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 Benzen

Toluen

vodou ředitelný lak AO 266 pozadí

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

Obr. 11: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro vodou ředitelnou NH AO 266

Množstevní poměr VOC látek u vodou ředitelné nátěrové hmoty AO 266

4%0%

15%

Benzen Toluen

35%

n-Butyl acetate Ethylbenzen 37%

m,p-Xylen o-xylene

9%

Obr. 12: Znázornění množstevního poměru VOC látek u vodou ředitelné NH AO 266

49

6. 2

Bakrylex

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 32 hmot. %

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 150 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:07:12

0:14:24

0:21:36

0:28:48

0:36:00

0:43:12

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 13: Křivka odpařivosti těkavých látek z nátěrové hmoty Bakrylex Tab. 8: Naměřené emise VOC z Bakrylex a pozadí laboratoře

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Bakrylex

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 2,5 0,6 857,7 2,3 1330,7 342,4 832 150,8

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene.

50

koncentrace látky v μg.m

-3

1400,0 1200,0 1000,0 800,0 600,0 400,0 200,0 0,0 Bakrylex

Benzen pozadí

Toluen

n-Butyl acetate

Ethylbenzen m,p-Xylen

o-xylene

Obr. 14: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro Bakrylex

Množstevní poměr VOC látek u Bakrylex

4% 0%

24%

24%

Benzen Toluen n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-Xylen

10% 38%

Obr. 15: Znázornění množstevního poměru VOC látek u NH Bakrylex

51

o-xylene

6. 3

Vodou ředitelný akrylátový matný lak ke stříkání (3H Lacke)

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 28 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 150 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:07:12

0:14:24

0:21:36

0:28:48

0:36:00

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 16: Křivka odpařivosti těkavých látek z vodou ředitelného akrylátového laku Tab. 9: Naměřené emise VOC z vodou ředitelného akrylátového laku a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Vodouředitelný akrylátový lak

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,7 0,2 230,5 0,9 389 171,7 499,8 64,1

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

2-butoxy-ethanol.

52

koncentrace látky v μg.m-3

600,0 500,0 400,0 300,0 200,0 100,0 0,0 Benzen

Toluen

Vodouředitelný akrylátový matný lak

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

pozadí

Obr. 17: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro vodou ředitelný akrylátový lak

Množstevní poměr VOC látek u vodou ředitelného akrylátového laku

5% 0%

17%

Benzen Toluen n-Butyl acetate

36%

Ethylbenzen 29%

m,p-Xylen o-xylene

13%

Obr. 18: Závislost hmotnostního poměru VOC látek u vodou ředitelného akrylátového laku

53

6. 4

DD akrylátový matný lak s absorbérem UV záření (3H Lacke)

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 26 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 150 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:02:53

0:05:46

0:08:38

0:11:31

0:14:24

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 19: Křivka odpařivosti těkavých látek z DD akrylátového laku laku Tab. 10: Naměřené emise VOC z DD akrylátového laku a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

DD akrylátový matný lak

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 2,6 0,2 1094 1,2 4465,7 400,1 1123,9 365,6

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene.

54

5000,0

koncentrace látky v μg.m

-3

4500,0 4000,0 3500,0 3000,0 2500,0 2000,0 1500,0 1000,0 500,0 0,0 Benzen

Toluen

DD akrylátový matný lak pozadí

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

Obr. 20: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro DD akrylátový lak

Množstevní poměr VOC látek u DD akrylátového laku

15%

5% 0%

15%

Benzen Toluen n-Butyl acetate

5%

Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylene 60%

Obr. 21: Znázornění množstevního poměru VOC látek u DD akrylátového laku

55

6. 5

Kyselinotvrditelný lak DH1325 - Dvousložkový rozpouštědlový lak

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 51 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 100 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00 0:02:53 0:05:46 0:08:38 0:11:31 0:14:24 0:17:17 0:20:10 čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 22: Křivka odpařivosti těkavých látek z kyselinotvrdnoucího laku Tab. 11: Naměřené emise VOC z kyselinotvrdnoucího laku a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Kyselinotvrdnoucí lak

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,25 0,1 144,55 0,8 4144,85 126,3 490,3 105,75

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

1-butanol;

§

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

1,2,3-trimetyl benzen.

56

4500

koncentrace látky v μg.m-3

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Benzen

Toluen

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

Kyselinotvrdnoucí NH pozadí

Obr. 23: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro kyselinotvrdnoucí lak

Množstevní poměr VOC látek u kyselinotvrdnoucího laku

3%

10%

2%0%3% Benzen Toluen n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylene 82%

Obr. 24: Znázornění množstevního poměru VOC látek u kyselinotvrdnoucího laku

57

6. 6

Email matný 2K PUR (HODOPUR K)

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 79 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 50 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:01:26

0:02:53

0:04:19

0:05:46

0:07:12

0:08:38

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 25: Křivka odpařivosti těkavých látek z emailu Tab. 12: Naměřené emise VOC z emailu a pozadí Email matný 2K PUR

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,35 0,2 65,25 1,4 3815,45 738 1652,15 703,15

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

1-methylethyl-benzen;

§

1-ethyl-2methyl-benzen;

§

1,2,3-trimethyl-benzen.

58

4500

koncentrace látky v μg.m

-3

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Benzen

Email

Toluen

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

pozadí

Obr. 26: Naměřené hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro email

Množstevní poměr VOC látek u Email matný 2K PUR

10%

0% 1% Benzen Toluen

24%

n-Butyl acetate Ethylbenzen 54%

m,p-Xylen o-xylene

11%

Obr. 27: Znázornění množstevního poměru VOC látek u emailu 2K PUR

59

6. 7

PUR vrchní lak s vysokou plnivostí,velmi tvrdý

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 58 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 100 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00 0:01:26 0:02:53 0:04:19 0:05:46 0:07:12 0:08:38 0:10:05 čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 28: Křivka odpařivosti těkavých látek z NH PUR vrchní Tab. 13: Naměřené emise VOC z NH PUR vrchní a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

PUR vrchní

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 1,2 0,2 118,7 1 1639,3 615,8 1601,8 636,9

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

1,2,3-trimethyl-benzen.

60

koncentrace látky v μg.m

-3

1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 Benzen

PUR vrchni

Toluen

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

pozadí

Obr. 29: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro PUR vrchní

Množstevní poměr VOC látek u NH PUR vrchni

14%

0%3% Benzen 35%

Toluen n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-Xylen

35%

o-xylene 13%

Obr. 30: Znázornění množstevního poměru VOC látek u NH PUR vrchní

61

6. 8

Nitrocelulósový lak na dřevo matný, bezbarvý C 1038

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 29 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 150 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:02:53

0:05:46

0:08:38

0:11:31

0:14:24

0:17:17

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 31: Křivka odpařivosti těkavých látek z nitrocelulósové NH Tab. 14: Naměřené emise VOC z nitrocelulósové NH a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Nitrocelulósový lak

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,6 Nedefinováno 116,2 0,9 5356,9 1089,2 2601 778,6

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

2-methylpropyl ester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

1,2,3-trimethyl-benzen.

62

koncentrace látky v μg.m

-3

6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 Benzen Nitrocelulosa

Toluen

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

pozadí

Obr. 32: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro nitrocelulósovou NH

Množstevní poměr VOC látek u nitrocelulósové NH

8%

0% 1% Benzen

26%

Toluen n-Butyl acetate Ethylbenzen 54%

m,p-Xylen o-xylene

11%

Obr. 33:Znázornění množstevního poměru VOC látek u nitrocelulósové NH

63

6. 9

Akrylátový plnič pro MDF desky

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 75 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 50 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:01:26

0:02:53

0:04:19

0:05:46

0:07:12

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 34: Křivka odpařivosti těkavých látek z plniče Tab. 15: Naměřené emise VOC z plniče a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Plnič

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,3 0,2 110,3 0,95 2554,7 575,15 1488,5 572,7

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

1-butanol;

§

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

benzen propyl;

§

1-ethyl-2-methyl benzen;

§

1,2,3-trimethyl-benzen;

64

§

1,2,3-triethyl benzen;

§

1-methyl-3-propyl benzen;

§

2-ethyl-1,4-dimethyl benzen;

§

1-ethyl-2,4-dimethyl benzen.

koncentrace látky v μg.m

-3

3000 2500 2000 1500 1000 500 0 Benzen Plnič

Toluen

pozadí

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

Obr. 35: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro plnič

Množstevní poměr VOC látek u Akrylátového plniče pro MDF desky

11%

0%2%

Benzen Toluen n-Butyl acetate Ethylbenzen

28%

48%

m,p-Xylen o-xylene

11%

Obr. 36: Znázornění množstevního poměru VOC látek u plniče

65

6. 10

Barva základní vodou ředitelná na MDF desky

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 58 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 100 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00 0:02:53 0:05:46 0:08:38 0:11:31 0:14:24 0:17:17 0:20:10 čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 37: Křivka odpařivosti těkavých látek z vodou ředitelné základní barvy Tab. 16: Naměřené emise VOC z vodou ředitelné základní barvy a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Barva základní vodou ředitelná 1,05 0,2 243,55 0,95 1159,55 375,8 916,05 139,75

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

2-butoxy-ethanol;

§

1-ethyl-2-methyl benzen;

§

1,3,5-trimethyl-benzen;

§

1,2,3-trimethyl benzen.

66

Pozadí laboratoře 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

koncentrace látky v μg.m

-3

1200 1000 800 600 400 200 0 Benzen

Toluen

Barva základní vodou ředitelná

n-Butyl Ethylbenzen acetate pozadí

m,p-Xylen

o-xylene

Obr. 38: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro vodou ředitelnou základní barvu

Množstevní poměr VOC látek u vodou ředitelné základní barvy

5% 0%

Benzen

9%

Toluen 32%

n-Butyl acetate Ethylbenzen 41%

m,p-Xylen o-xylene

13%

Obr. 39: Znázornění množstevního poměru VOC látek u vodou ředitelné základní barvy

67

6. 11

Pall-X-98, 2-komponentní vrchní lak na vodní bázi

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 35 hmot.%

úbytek navážky NH v hmot. %

Množství nanesené nátěrové hmoty: 100 g.m-2 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:07:12

0:14:24

0:21:36

0:28:48

0:36:00

čas od nanesení NH v h:mm:ss

Obr. 40: Křivka odpařivosti těkavých látek z Pall-X-98 Tab. 17: Naměřené emise VOC z Pall-X-98 a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Pall-X-98

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,25 0,2 70,95 0,7 518,1 164,3 535,65 53,9

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

Kvalitativně stanovené látky emitované nátěrovou hmotou: §

triethylamin;

§

toluene;

§

butylester kys. octové;

§

ethylbenzene;

§

m,p-xylene;

§

o-xylene;

§

1-ethyl-2-methyl benzen;

§

1,2,3-trimethyl benzen;

§

1-methyl-2-prrolidinone.

68

koncentrace látky v μg.m

-3

600 500 400 300 200 100 0 Benzen pall-x-98

Toluen

n-Butyl acetate

pozadí

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

Obr. 41:Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro Pall-X98

Množstevní poměr VOC látek u Pall-X-98

4% 0% 5% Benzen Toluen

40%

39%

n-Butyl acetate Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylene

12%

Obr. 42: Znázornění množstevního poměru VOC látek u Pall-X-98

69

6. 12

Olej, Soyabase Plus, kombinace sojového oleje a vosku

Obsah netěkavých látek v nátěrové hmotě: 99 hmot.% Množství nanesené nátěrové hmoty: 50 g.m-2 Tab. 18: Naměřené emise VOC z Soyabase Plus a pozadí

Benzen Pentanal Toluen Hexanal n-Butyl acetáte Ethylbenzen m,p-Xylen o-xylen

Soyabase Plus

Pozadí laboratoře

[μg.m-3] 0,4 0,2 52,8 0,9 156,6 40,45 191 25,65

[μg.m-3] 0,95 0,1 177,95 0,55 278,35 44,05 210,65 22,4

koncentrace látky v μg.m

-3

300 250 200 150 100 50 0 Benzen olej

Toluen

n-Butyl acetate

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

pozadí

Obr. 43: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro olej Soyabase Plus

70

6000

koncentrace látky v μg.m-3

5000

4000

3000

2000

1000

0 Benzen Toluen Pozadí Vodou ředitelný akrylátový matný lak Email matný 2K PUR Akrylátový plnič pro MDF desky Olej, Soyabase Plus

n-Butyl acetate Ethylbenzen Vodou ředitelný lak AO 266 DD akrylátový matný lak PUR vrchni Barva základní vodou ředitelná

m,p-Xylen Bakrylex Kyselinotvrdnoucí NH Nitrocelulózový lak Pall-x-98

o-xylene

Obr. 44: Znázornění naměřených koncentrací VOC látek v μg.m-3 u všech nátěrových hmot a pozadí laboratoře

71

1400

1200

koncentrace látky v μg.m

-3

1000

800

600

400

200

0 Benzen

Toluen n-Butyl acetate Pozadí Bakrylex Barva základní vodou ředitelná

Ethylbenzen m,p-Xylen Vodou ředitelný lak AO 266 Vodou ředitelný akrylátový matný lak Pall-x-98

o-xylene

Obr. 45: Znázornění naměřených koncentrací VOC látek v μg.m-3 u vodou ředitelných nátěrových hmot a pozadí laboratoře

72

6000

koncentrace látky v μg.m

-3

5000

4000

3000

2000

1000

0 Benzen

Toluen

n-Butyl acetate

Pozadí Kyselinotvrdnoucí NH PUR vrchni Akrylátový plnič pro MDF desky

Ethylbenzen

m,p-Xylen

o-xylene

DD akrylátový matný lak Email matný 2K PUR Nitrocelulózový lak

Obr. 46: Znázornění naměřených koncentrací VOC látek v μg.m-3 u rozpouštědlových nátěrových hmot a pozadí laboratoře

73

1000

5000

4000

3000

2000

6000

7000

74

Nitrocelulózový lak

Email matný 2K PUR

Akrylátový plnič pro MDF desky

Barva základní vodou ředitelná

Olej, Soyabase Plus

Pall-x-98

8000

PUR vrchni

9000

DD akrylátový matný lak

10000

Kyselinotvrdnoucí NH

Vodou ředitelný akrylátový matný lak

Bakrylex

Vodou ředitelný lak AO 266

Pozadí

-3

koncentrace látky v μg.m 11000

0

Obr. 47: Znázornění naměřených celkových koncentrací VOC látek v μg.m-3 u všech nátěrových hmot a pozadí laboratoře

100% 90%

procentní úbytek navážky NH

80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 0:00:00

0:07:12 Polynomický Polynomický Polynomický Polynomický Polynomický Polynomický

0:14:24

0:21:36

čas od nanesení NH (Barva základní vodou ředitelná) (Nitrocelulózový lak) (Vodou ředitelný akrylátový matný lak ) (Vodou ředitelný lak AO 266) (DD akrylátový matný lak) (Pall-X-98)

0:28:48 Polynomický Polynomický Polynomický Polynomický Polynomický

0:36:00

(Akrylátový plnič pro MDF desky) (Email matný 2K PUR ) (PUR vrchni) (Bakrylex) (Kyselinotvrdnoucí NH)

Obr. 48: Znázornění křivky odpařivosti těkavých látek ze všech nátěrových hmot kromě olejové NH

75

0:43:12

7

DISKUSE V diplomové práci jsem se zaměřil na problematiku těkavých organický látek

emitovaných nátěrovou hmotou ihned po nanesení na plochu dílce. Tedy se zaměřením na kvalitu pracovního prostředí. Cílem práce je měření jak kvantitativních, tak kvalitativních emisí VOC látek emitovaných různými typy nátěrových hmot. V práci jsem testoval pět zástupců jednokomponentních a dvoukomponentních vodou ředitelných nátěrových hmot různých výrobců, jednokomponentních a dvoukomponentních rozpouštědlových nátěrových hmot a olejovou nátěrovou hmotu. Je známo, že vodou ředitelné nátěrové hmoty jsou z ekologického hlediska příznivější než rozpouštědlové nátěrové hmoty.

Z dosažených výsledků uvedených

v tabulce 5 na str. 46 měření mohu konstatovat, že jsem prokázal předpoklad nižšího emisního zatěžování pracovního prostředí při používání vodou ředitelných nátěrových hmot (viz obr. 44 str. 71). U vodou ředitelných nátěrových hmot je výhodou jejich emitování nízkého množství VOC látek. Ale pokud se podívám na křivky odpařivosti a na celkovou dobu vypařování rozpouštědel do okolního prostředí (viz obr. 48 str. 75), musím říci, že tato vlastnost je jejich nevýhodou oproti ostatním rozpouštědlovým nátěrovým hmotám. Doba odpařování je u vodou ředitelných nátěrových hmot obecně delší. Nejlepších výsledků z hlediska zátěže pracovního prostředí při nanášení dosáhl Olej Soyabase Plus, kombinace z přírodního sojového oleje a vosku, který nezatěžuje okolní prostředí emitováním organických látek. U olejových nátěrových hmot, jak je známo, dochází k zasychání nátěru díky oxidační reakci s kyslíkem ze vzduchu. Proto není potřebné přidávat organická rozpouštědla. Proto jsem také při stanovení množství netěkavých látek u olejové nátěrové hmoty naměřil 99 %. Pro princip zasychání olejového nátěru jsem jako u jediné nátěrové hmoty neprováděl křivku odpařivosti, protože se z ní nic neodpařuje. Na obr. 43 na str. 70 jsem porovnal hodnoty naměřených množství emisí VOC z pozadí laboratoře a olejové nátěrové hmoty. Tento obrázek potvrzuje skutečnost, že z olejového nátěru se žádné emise VOC neemitují. Když se podívám na výsledky všech nátěrových hmot a měl bych vybrat nejlepší a nejhorší nátěrovou hmotu, která emituje nejméně a nejvíce emisí VOC, kromě olejové nátěrové hmoty, byl by to z dosažených výsledků, jako nejméně zatěžující Pall-X-98,

76

dvou komponentní vrchní lak na vodní bázi a jako nejvíce zatěžující pracovní prostředí Nitrocelulózový lak na dřevo matný, bezbarvý C 1038 (viz obr. 47 str. 74). Jestliže nátěrové hmoty testované v této práci rozdělím na vodou ředitelné nátěrové hmoty a rozpouštědlové nátěrové hmoty a porovnám naměřené výsledky v obou skupinách zvlášť,došel jsem k následujícím závěrům. U vodou ředitelných nátěrových hmot je nejméně zatěžující pracovní prostředí nátěrová hmota již zmíněný Pall-X-98, dvoukomponentní vrchní lak. Nejhorší se jeví z výsledků nátěrová hmota Bakrylex, což je roztok polyuratnové pryskyřice s hydrofilními skupinami v polymerních řetězcích (viz obr. 45 str. 72). Sice Pall-X-98 má křivku odpařivosti (viz obr. 48 str. 75) poměrně pozvolnou a pomalu klesající jako nátěrová hmota Bakrylex, ale množství unikajících emisí VOC má oproti Bakrylexu třikrát nižší (viz obr. 47 str. 74). U nátěrové hmoty Bakrylex těká velké množství toluenu jako u jediné oproti ostatním vodou ředitelným nátěrovým hmotám (viz obr. 45 str. 72). Další látkou silně unikající z Bakrylexu je n-butyl acetát, který je hojně zastoupen i u barvy základní vodou ředitelné na MDF desky. U rozpouštědlových nátěrových hmot je nejméně zatěžující pracovní prostředí nátěrová hmota PUR vrchní lak s vysokou plnivostí, velmi tvrdý, který je ale v porovnání s Bakrylexem jako nejhorší vodou ředitelnou nátěrovou hmotou daleko škodlivější pro pracovní prostředí. Jako nejhorší nátěrovou hmotou je nitrocelulózový lak na dřevo matný, bezbarvý C 1038 (viz obr. 47 str. 74). Z nitrocelulózového laku uniká nejvíce n-butyl acetátu, ethylbenzenu, m,p-xylenu a o-xylenu. Polyuretan vrchní má velice pozvolně klesající křivku odpařivosti. Díky tomu se do okolí můžou emitovat VOC látky po delší dobu. Nitrocelulózová nátěrová hmota má poměrně strmý průběh křivky odpařivosti (viz obr. 48 str. 75) a i za tak krátkou dobu se do okolního prostředí stačí uvolnit největší množství VOC látek ze všech testovaných nátěrových hmot.

77

8

ZÁVĚR V diplomové práci jsem se zabýval problematikou těkavých organických látek

unikajících z nátěrových hmot ihned po nanesení na plochu inertního materiálu. Touto prací jsem dospěl k závěru, že všechny testované nátěrové hmoty vykazují na počátku nanesení na plochu únik VOC látek z plochy, kromě olejové nátěrové hmoty, která vytvrzuje jiným mechanismem. Z dosažených výsledků je zřejmý rozdíl v množství emitováných VOC látek vodou ředitelnými a rozpouštědlovými nátěrovými hmotami. Rozpouštědlové nátěrové hmoty několikanásobně převyšují vodou ředitelné nátěrové hmoty únikem organických těkavých látek do okolního prostředí. Tato diplomová práce může být svými informacemi nápomocna pro úpravu nátěrových hmot tak, aby při aplikaci nátěrové hmoty docházelo k minimálnímu emitování emisí VOC látek.

78

SUMMARY The diploma work deals with problems of assessment of organic volatile substances, emitted by diffrent types of coat substances, laid on steady mass. Escape of emission from coat substances we measure immediately after paint application on some area. Diploma work deals with influence of VOC substances on human health, with problems of admissible exposure limits of chemical substances in the work area and it shows the present state of laying on and drying technologies of coating substances. Thank to this work I came to the conclusion, that all tested coat substances are showing escaping VOC substances from the area from the first laying on the area, except the oil coat substances, which have different mechanism. From gained result is evident the different in quantity of emitted VOC substances , between aqueous paint and dissolvent coat substances. Dissolvent coat substances overtop severalfold aqueous paint by escaping organic volatile substances to the area. This diploma work can help with information for adjustment of coat substances to minimalize emitting of emission VOC substances by laying on coat substances.

79

OBSAH 1

ÚVOD ....................................................................................................................6

2

ANALÝZA SOUČASNÉHO STAVU MĚŘENÍ EMISÍ VOC

EMITOVANÝCH NÁTĚROVÝMI FILMY .............................................................7 2. 1

Metoda pro měření emisi VOC ......................................................................11

2. 2

Přípustné expoziční limity chemických látek v pracovním prostředí...............11

2. 2. 1

Klasifikace a kategorizace PEL, NPK-P.................................................12

2. 2. 2

Metodický pokyn pro stanovení PEL a NPK-P .......................................14

3

TOXIKOLOGIE NÁTĚROVÝCH HMOT .......................................................16

4

ANALÝZA SOUČASNÝCH ZPŮSOBŮ NANÁŠENÍ, VYSOUŠENÍ A

VYTVRZOVÁNÍ NÁTĚROVÝCH HMOT.............................................................20 4. 1

Způsoby nanášení nátěrových hmot ...............................................................20

4. 1. 1

Nanášení nátěrových hmot pneumatickým stříkáním ..............................20

4. 1. 1. 1 4. 1. 2

Nanášení nátěrových hmot vysokotlakým stříkáním (airless) ..................21

4. 1. 3

Nanášení nátěrových hmot v elektrostatickém poli .................................22

4. 1. 4

Nanášení nátěrových hmot máčením ......................................................23

4. 1. 5

Polévání clonou .....................................................................................24

4. 1. 6

Navalování nátěrových hmot..................................................................25

4. 2

5

High Volume, Low Pressure Systems..................................................21

Tvorba, sušení a vytvrzování nátěrů...............................................................25

4. 2. 1

Zasychání nátěrů na vzduchu .................................................................27

4. 2. 2

Sušení nátěrů ohřátým vzduchem ...........................................................28

4. 2. 3

Vysoušení infračerveným zářením ..........................................................29

4. 2. 4

Vytvrzování nátěrů ultrafialovým zářením..............................................30

4. 2. 5

Vytvrzování pomocí urychlených elektronů ............................................31

POUŽITÉ MATERIÁLY A METODIKY PRÁCE...........................................33 5. 1

Použitý materiál.............................................................................................33

5. 2

Metodika práce ..............................................................................................34

5. 2. 1

Stanovení netěkavých podílů v nátěrových hmotách a pojivech pro

nátěrové hmoty podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) .............................................34 5. 2. 2

Stanovení křivky odpařivosti nátěrových hmot........................................36

5. 2. 3

Odběr emisí z ovzduší ihned po nanesení nátěrové hmoty na plochu ......37

5. 2. 4

Analýza odběrových vzorků na plynovém chromatografu .......................42 80

6

LABORATORNÍ VÝSLEDKY MĚŘENÍ EMISÍ VOC EMITOVANÝCH

NÁTĚROVÝMI FILMY OKAMŽITĚ PO NANESENÍ NÁTĚROVÉ HMOTY ..46 6. 1

Vodou ředitelný transparentní lak AO 266 .....................................................48

6. 2

Bakrylex........................................................................................................50

6. 3

Vodou ředitelný akrylátový matný lak ke stříkání (3H Lacke)........................52

6. 4

DD akrylátový matný lak s absorbérem UV záření (3H Lacke) ......................54

6. 5

Kyselinotvrditelný lak DH1325 - Dvousložkový rozpouštědlový lak .............56

6. 6

Email matný 2K PUR (HODOPUR K) ..........................................................58

6. 7

PUR vrchní lak s vysokou plnivostí,velmi tvrdý ............................................60

6. 8

Nitrocelulósový lak na dřevo matný, bezbarvý C 1038...................................62

6. 9

Akrylátový plnič pro MDF desky...................................................................64

6. 10

Barva základní vodou ředitelná na MDF desky ............................................66

6. 11

Pall-X-98, 2-komponentní vrchní lak na vodní bázi .....................................68

6. 12

Olej, Soyabase Plus, kombinace sojového oleje a vosku...............................70

7

DISKUSE.............................................................................................................76

8

ZÁVĚR ................................................................................................................78

SUMMARY...............................................................................................................79 OBSAH ......................................................................................................................80 SEZNAM ZKRATEK...............................................................................................82 SEZNAM TABULEK ...............................................................................................83 SEZNAM OBRÁZKŮ...............................................................................................84 POUŽITÁ LITERATURA .......................................................................................86 PŘÍLOHA

81

SEZNAM ZKRATEK

VOC – těkavé organické látky (volatile organic compounds) VVOC – velmi těkavé organické látky (very volatile organic compounds) SVOC – semi těkavé organické látky (semi volatile organic compounds) POM – organické látky spojené s matricí drobných částic a organickou hmotou drobných částic (organic compounds associated with particulate matter or particulate organic matter) WHO – Mezinárodní zdravotnická organizace TVOC (total volatile organic compounds) PUR – polyuretanová nátěrová hmota PEL – přípustný expoziční limit NPK-P – nejvyšší přípustná koncentrace CPL – komise pro expoziční limity v pracovním ovzduší a pro kategorizaci prací CHL – chemické látky KHS – Krajská hygienická stanice SZÚ – Státní zdravotní ústav PVC – polyvinylchlorid HVLP – High Volume, Low Pressure systéme NH – nátěrová hmota EBC – elektron beam cudiny, vytvrzování pomocí urychlených elektronů

82

SEZNAM TABULEK

Tab. 1: Počet látek v tabulkách NPK-P v jednotlivých letech (Kalendová A., 2005).....12 Tab. 2: Porovnání hodnot některých látek v mg/m3 (Kalendová A., 2005)....................12 Tab. 3: Nebezpečné vlastnosti pro lidské zdraví...........................................................17 Tab. 4: Zkušební podmínky..........................................................................................35 Tab. 5: Jednotlivé nátěrové hmoty a jejich naměřené hodnoty.....................................46 Tab. 6: Jednotlivé nátěrové hmoty a jejich naměřené hodnoty.....................................47 Tab. 7: Naměřené emise VOC z vodou ředitelné AO 266 a pozadí laboratoře .............48 Tab. 8: Naměřené emise VOC z Bakrylex a pozadí laboratoře.....................................50 Tab. 9: Naměřené emise VOC z vodou ředitelného akrylátového laku a pozadí ...........52 Tab. 10: Naměřené emise VOC z DD akrylátového laku a pozadí................................54 Tab. 11: Naměřené emise VOC z kyselinotvrdnoucího laku a pozadí ...........................56 Tab. 12: Naměřené emise VOC z emailu a pozadí .......................................................58 Tab. 13: Naměřené emise VOC z NH PUR vrchní a pozadí .........................................60 Tab. 14: Naměřené emise VOC z nitrocelulósové NH a pozadí....................................62 Tab. 15: Naměřené emise VOC z plniče a pozadí ........................................................64 Tab. 16: Naměřené emise VOC z vodou ředitelné základní barvy a pozadí ..................66 Tab. 17: Naměřené emise VOC z Pall-X-98 a pozadí...................................................68 Tab. 18: Naměřené emise VOC z Soyabase Plus a pozadí ...........................................70

83

SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1: Odběrová trubička ..........................................................................................37 Obr. 2: Nanášecí pravítko Erichsenn...........................................................................38 Obr. 3: Čerpadlo vzduchu Gilian LFS – 113 ...............................................................38 Obr. 4: Digestoř..........................................................................................................39 Obr. 5: Sklo s nánosem vodou ředitelného laku, nános 150 g.m-2 ................................39 Obr. 6: Vzdálenost odběrové trubičky od plochy skla nanesené nátěrovou hmotou ......40 Obr. 7: Schéma přístroje pro plynovou chromatografii (A. Pošta)...............................43 Obr. 8: Plynový chromatograf 6890 GC for 5973 MSD...............................................43 Obr. 9: Vyhodnocování vzorku na plynovém chromatografu 6890 GC for 5973 MSD..44 Obr. 10: Křivka odpařivosti těkavých látek z NH vodou ředitelné AO 266...................48 Obr. 11: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro vodou ředitelnou NH AO 266.................................................................................................49 Obr. 12: Znázornění množstevního poměru VOC látek u vodou ředitelné NH AO 266 .49 Obr. 13: Křivka odpařivosti těkavých látek z nátěrové hmoty Bakrylex........................50 Obr. 14: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro Bakrylex......................................................................................................................51 Obr. 15: Znázornění množstevního poměru VOC látek u NH Bakrylex ........................51 Obr. 16: Křivka odpařivosti těkavých látek z vodou ředitelného akrylátového laku......52 Obr. 17: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro vodou ředitelný akrylátový lak ...............................................................................................53 Obr. 18: Závislost hmotnostního poměru VOC látek u vodou ředitelného akrylátového laku.............................................................................................................................53 Obr. 19: Křivka odpařivosti těkavých látek z DD akrylátového laku laku ....................54 Obr. 20: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro DD akrylátový lak..............................................................................................................55 Obr. 21: Znázornění množstevního poměru VOC látek u DD akrylátového laku ..........55 Obr. 22: Křivka odpařivosti těkavých látek z kyselinotvrdnoucího laku .......................56 Obr. 23: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro kyselinotvrdnoucí lak ..................................................................................................57 Obr. 24: Znázornění množstevního poměru VOC látek u kyselinotvrdnoucího laku .....57 Obr. 25: Křivka odpařivosti těkavých látek z emailu....................................................58 Obr. 26: Naměřené hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro email ...59

84

Obr. 27: Znázornění množstevního poměru VOC látek u emailu 2K PUR....................59 Obr. 28: Křivka odpařivosti těkavých látek z NH PUR vrchní .....................................60 Obr. 29: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro PUR vrchní..........................................................................................................................61 Obr. 30: Znázornění množstevního poměru VOC látek u NH PUR vrchní....................61 Obr. 31: Křivka odpařivosti těkavých látek z nitrocelulósové NH ................................62 Obr. 32: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro nitrocelulósovou NH ...................................................................................................63 Obr. 33:Znázornění množstevního poměru VOC látek u nitrocelulósové NH ...............63 Obr. 34: Křivka odpařivosti těkavých látek z plniče.....................................................64 Obr. 35: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro plnič.65 Obr. 36: Znázornění množstevního poměru VOC látek u plniče...................................65 Obr. 37: Křivka odpařivosti těkavých látek z vodou ředitelné základní barvy ..............66 Obr. 38: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro vodou ředitelnou základní barvu............................................................................................67 Obr. 39: Znázornění množstevního poměru VOC látek u vodou ředitelné základní barvy ...................................................................................................................................67 Obr. 40: Křivka odpařivosti těkavých látek z Pall-X-98...............................................68 Obr. 41:Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro Pall-X98................................................................................................................................69 Obr. 42: Znázornění množstevního poměru VOC látek u Pall-X-98 .............................69 Obr. 43: Naměřených hodnot VOC látek a porovnání s pozadím laboratoře pro olej Soyabase Plus .............................................................................................................70 Obr. 44: Znázornění naměřených koncentrací VOC látek v μg.m-3 u všech nátěrových hmot a pozadí laboratoře ............................................................................................71 Obr. 45: Znázornění naměřených koncentrací VOC látek v μg.m-3 u vodou ředitelných nátěrových hmot a pozadí laboratoře ..........................................................................72 Obr. 46: Znázornění naměřených koncentrací VOC látek v μg.m-3 u rozpouštědlových nátěrových hmot a pozadí laboratoře ..........................................................................73 Obr. 47: Znázornění naměřených celkových koncentrací VOC látek v μg.m-3 u všech nátěrových hmot a pozadí laboratoře ..........................................................................74 Obr. 48: Znázornění křivky odpařivosti těkavých látek ze všech nátěrových hmot kromě olejové NH ..................................................................................................................75

85

POUŽITÁ LITERATURA

TESAŘOVÁ, D. Emise těkavých organických látek (VOC) z nábytkových dílců s povrchovou úpravou. In Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis. 1. vyd. MZLU v Brně: Ediční středisko MZLU v Brně, 2003, s. 107--122. ISSN 1211-8516

BRUNECKÝ, P. -- TESAŘOVÁ, D. Emise VOC z nábytkových dílců. 1. vyd. Brno: Ing. Zdeněk Novotný CSc, Ondráčkova 105, Brno, 2005. 68 s. ISBN 80-7355-040-7

BRUNECKÝ, P. -- CHLADIL, J. -- BEDNAŘÍK, J. -- BERAN, R. -- DROBNÝ, F. -ĎURISOVÁ, J. -- HOLOUŠ, Z. -- JANČOVÁ, V. -- JERGL, Z. -- JIČÍNSKÝ, M. -KANICKÁ, L. -- KOŇAS, P. -- KOVAŘÍK, M. -- KRONTORÁD, K. -- MÁCHOVÁ, E. -- MÜLLER, I. -- MUZIKÁŘ, Z. -- PACOVSKÝ, J. -- PETROVSKÝ, A. -PLÁTENÍK, J. -- ŠIMEK, M. -- TESAŘOVÁ, D. -- TRÁVNÍK, A. MONOGRAFIE Bezpečné lůžko pro juniory s paranetry EU. 1. vyd. Ediční středisko, MZLU Brno: Mendelova zemědělská a lesnická universita v Brně, 2005. 151 s. ISBN 80-7157-896-7

POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 149 s. ISBN 80-7157-659-X

POLÁŠEK, J. Zkoušení nátěrových hmot a povrchových úprav. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 61 s. ISBN 80-7157-660-3

LIPTÁKOVÁ, E. -- SEDLIAČIK, M. Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. 1. vyd. Bratislava: Alfa, 1989. 519 s. ISBN 80-05-00116-9

LIPTÁKOVÁ, E. Povrchová úprava. Návody na cvičenia. 1. vyd. Zvolen: Technická univerzita, 2001. 174 s. ISBN 80-228-0993-4

BRUNECKÝ P.: Analýza významných VOC ve výrobě nábytku. MZLU 1999. 2-6 s, 1215 s.

86

LUKAVSKÝ, L., BOUŠKA, S., FIALA, V. Nátěrové hmoty – 1. díl, 3. vyd. nakl. Merkur v Praze, 1993. 250 s. ISBN 80-7032-301-9

LUKAVSKÝ, L., BOUŠKA, S., FIALA, V. Nátěrové hmoty – 2. díl, 3. vyd. nakl. Merkur v Praze, 1993. 352 s. ISBN 80-7032-313-2

POŠTA A., FIKAR, J. a HEMER, I.: Laboratorní technika a bezpečnost práce. 1 vyd. SNLP – Nakladatelství technické literatury, Praha 1981. 256-259 s, 263-264 s. ISBN 04-620-81

KVÍČALA, B., Formaldehyd v pracovním ovzduší při výrobě nábytku. Vysoká škola lesnická a drevarska Zvolen, Brno 1991. 103 s.

JARŮŠEK, J., Technologie nátěrových hmot Pardubice 1987. 189 s.

KADLECOVÁ, A., Sborník příspěvků mezinárodní konference o nátěrových hmotách KHN 2004. 403-410. ISBN 80-7194-660-5

KUPČÁKOVÁ, Z., MILIČ, R., barvy, laky, lazury, Toxikologie nátěrových hmot 1. díl, s. 50-51.

www.szu.cz

87

PŘÍLOHA

Obr. 49: Chromatogram pozadí laboratoře

Obr. 50: Chromatogram vodou ředitelný transparentní lak AO 266

Obr. 51: Chromatogram Bakrylex

Obr. 52: Chromatogram vodou ředitelný akrylátový matný lak

Obr. 53: Chromatogram DD akrylátový matný lak

Obr. 54: Chromatogram kyselinotvrdnoucí lak

Obr. 55: Chromatogram email matný 2K PUR

Obr. 56: Chromatogram PUR vrchní lak

Obr. 57: Chromatogram nitrocelulosový lak

Obr. 58: Chromatogram akrylatový plnič pro MDF

Obr. 59: Chromatogram základní barva vodou ředitelná na MDF

Obr. 60: Chromatogram Pall-X-98, 2K vodou ředitelný lak

Obr. 61: Chromatogram olej Soyabase